03 Diagnóstico Automotivo Avançado OCR Nunes

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Diagnóstico Automotivo Avançado INJEçãO/ IGNIçãO ELETRóNICA SISTEMAS OBD II

Humberto José Manavella Engenheiro Eletromecânico Universidade de Buenos Aires

Obra registrada na Fundação Biblioteca Nacional com o número 466.088 É proibida a reprodução total ou parcial por quaisquer meios sem autorização escrita do autor.

Impresso no Brasil

Printed in Brazil

Oficina Brasil MTI-THOMSON

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Âufoirômca

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Para contatos: Rua Dr. Flaquer, 7 75 - conj. 33B - Paraíso CEP 04006-010 São Paulo SP fone: (Oxxll) 3884 - 0183

AGRADECIMENTOS A Moacyr Mendes de Morais, pelo incentivo. A José Roberto Xavier Lopes, pela colaboração na escolha do título. A Odair Scatolini, pela ajuda na elaboração da capa.

ACassio Hervé e Alexandre Akashi dojonal Oficina Brasil, pelo significativo apoio na divulgação da obra.

A Alfredo Bastos Junior, da MTE, pelo incentivo e apoio na divulgação da obra.

OBRAS DO MESMO

AUTOR

•Controle Integrado do Motor - Sistemas de Injeção/lgnição Eletrónica Consta de 190 páginas, aproximadamente, e aborda, em seus 33 capítulos, temas que vão desde os con¬ ceitos de combustão e emissões automotivas, até a descrição detalhada dos diversos sensores e atuadores utilizados nos modernos sistemas de injeção e ignição eletrónicas. Ainda que de caráter conceituai, a obra aborda temas práticos de diagnóstico, complementando o estudo com uma coleção ampla de sinais obtidos com o uso do osciloscópio automotivo e apresentando sequênci¬ as genéricas de verificação para a maioria dos sensores e atuadores tratados.

•EletroEletrônica Automotiva - Aplicações Avançadas Estelivro cobre em, aproximadamente 140páginas, uma ampla gama de temas de eletroeletrônica automotiva. Desde conceitos de energia, potência e resistência elétricas, até a análise do funcionamento do diodo semicondutor e do transistor, e a sua aplicação na retificação de sinais, regulagem de tensão e proteção de circuitos de eletrónica embarcada. Os capítulos dedicados ao estudo dos motores e geradores elétricos são precedidos por aqueles que apresentam os princípios de eletromagnetísmo e de indução eletromagnética. Outros temas abordados são: sinais elétricos e conceito de eido de trabalho;resistores especiais e capacitor: estrutura de sistemas de eletrónica embarcada e circuitos lógicos; conversores A/D e D/A; bateria; motor de passo; par bimetálico; multfmetro e osciloscópio automotivos. Para a maior parte dos temas abordados, foram incluídas perguntas de autoavaiiação e as respostas correspondentes.

• Emissões Automotivas - Sistemas de Controle/Diagnóstico O livro Emissões Automotivas, de aproximadamente, 190 páginas aborda de forma conceituai, tanto as emissões dos motores eido Otto como as dos motores eido Diesel. Inicialmente, são apresentados conceitos básicos necessários ao entendimento dos sistemas de controle de emissões atualmente utilizados: simbologia química, conceitos de torque, potência, eficiência energética, processo de combustão e as emissões resultantes. A seguir, são apresentados os sistemas e métodos de controle mais relevantes com ênfase nas tecnologias de maior impacto entre as quais: injeção direta de combustível em motores eido Otto, indução forçada, sistemas EGR, sistemas "common rail", comando de válvulas variável, eidos alternativos (Atkinson e Miller); composição e funcionamento dos diversos tipos de catalisadores e filtros de materialparticulado utilizados nos sistemas de pós-tratamento. Outros temas abordados são: sistemas automotivos híbridos; padrão OBDII (OBDBr); descrição da estrutura interna e funcionamento do analisador de 4/5 gases e do opacímetro; programas de inspeção veicular; procedimentos de diagnóstico utilizando o analisador de 4 gases.

Diagnóstico Automotivo Avançado - Rei 1.8

SUMáRIO Capítulo 1 - introdução ao Diagnóstico de Eletrónica Embarcada Falhas de Dirigibilidade Requisitos para o Diagnóstico Manutenção Veicular Malha Aberta e Malha Fechada Procedimento de Diagnóstico em Sistemas Eletrónicos Instrumentação para Sistemas de Eletrónica Embarcada

1

1 2

.

2 3 4 5

Capítulo 2 - Equipamento de Diagnóstico - Scanner

6

Capítulo 3 - Sistemas de Eletrónica Embarcada Função de Diagnóstico

9

Modos do Programa de Diagnóstico

10

Capítulo 4 - Ajuste de Combustível Controle da Mistura e do Avanço Parâmetros de Ajuste de Combustível ou de Controle da Mistura Ajuste (adaptação) de Combustível de Curto Prazo - STFT Ajuste de Combustível de Longo Prazo - LTFT Ajuste de Combustível - Linha GM Sensores de Relação Ar/Combustível

15

Capítulo 5 - Ajuste de Combustível

26

Aplicação ao Diagnóstico

15 16 17 18 22 24

27

Capítulo 6 - Ajuste da Marcha Lenta Controle da Rotação de Marcha Lenta Parâmetros de Ajuste da Marcha Lenta Verificação do Dispositivo de Controle da Marcha Lenta Avaliação de Desempenho da Função "Controle da Marcha Lenta"

33

Capítulo 7 - Osciloscópio - Multímetro Gráfico Osciloscópio - DSO

38

33 34 36 36

38 39 40 41

Multímetro Gráfico - PGM/GMM Acoplamento AC Aplicação do Multímetro Gráfico

Capítulo 8 - Transdutor de Corrente Ponta (pinça) de Corrente Ponta de Corrente - Aplicação ao Diagnóstico Automotivo

Capítulo 9 - Falhas de Combustão Diagnóstico de Falhas de Combustão com Scanner

..

Teste de Cancelamento de Cilindro (Balanceamento de Cilindro)

I

44

44 46

53 56 58

Capítulo 10 - Sistema de Ignição

60

Características Ignição Estática de Faísca Perdida Modos de Visualização Pontos de Visualização Aplicação ao Diagnóstico de Falhas de Combustão

60 65 66 67 69

Capítulo 11 - Falhas de Combustão Circuito Secundário Tensão de Disparo - KVmax KV de Disparo - Procedimentos de Teste Análise da Linha de Centelha

70

Capítulo 12 - Falhas de Combustão Circuito Primário

80

Diagnóstico do Circuito Primário Onda de Corrente Primária Bobina de Ignição Casos de Diagnóstico

70 72 77

80 81 83 84

Capítulo 13 - Pressão e Vácuo..

86

Vácuo e Pressão Absoluta Medidores de Pressão e Vácuo Testes de Compressão

86 88 90

Capítulo 14 - Testes de Compressão Relativa/Estática/Dinâmica

Compressão Relativa Compressão Estática ou Compressão no Arranque Compressão Dinâmica ou Compressão em Funcionamento Compressão Estática e Dinâmica - Aplicação Capítulo 15 - Compressão de Cilindro Transdutor Eletrónico de Pressão

Análise da Onda de Compressão

92

92 95 96 97 98

99

Capítulo 16 - Verificações com Medição de Vácuo

102

Capítulo 17 - Transdutor de Vácuo e de Pressão Diferencial

106

Transdutor de Vácuo Transdutor de Pressão Diferencial

106 109

=

Capítulo 18 - Diagnóstico de Dirigibilidade Detonação/Vazamentos Vazamentos Detonação

113

113 118

Capítulo 19 - OBD II - Introdução

121

Padrão OBD II

122

II

Capítulo 20- OBD If - Monitores Monitores de Diagnóstico . Critérios de Habilitação...... Palavra de Estado I/M . Ciclos de Operação Lâmpada Indicadora de Defeito OBDII - MIL

128

Capítulo 21 - OBD II - Modos de Diagnóstico

136

128 130 131 133 135

Parâmetros de Funcionamento do Motor - Modo $01 Modo Falhas - Modo $03/$07

138 140 142 143

Dados Congelados - Modo $02 Resultado dos Testes de Diagnóstico - Modo $06.,...

Capítulo 22- OBD II - Falhas de Combustão

148

Métodos de Detecção Monitor de Falhas de Combustão

148 149

Capítulo 23 - OBD II - Ajuste de Combustível/Componentes

Monitor de Ajuste de Combustível Monitor Abrangente de Componentes

155

155 157

Capítulo 24 - Sensores de Concentração de 02 . Sensor de Oxigénio (sonda Lambda) Sensor de Relação Ar/Combustível

159

Capítulo 25 - OBD II - Monitor dos Sensores de Concentração de 02 . Monitor dos Sensores de O2 Monitor do Sensor de Relação Ar/Combustível . Códigos de Falha (DTC) ... Critérios de Habilitação do Monitor

168

Capítulo 26 - OBD II - Catalisador Monitor do Catalisador

174

Capítulo 27- OBD II - Sistema EGR - Recirculação dos Cases de Escape . Monitor EGR

181

Capítulo 28 - OBD II - Sistema EVAP - Controle das Emissões Evaporativas Monitor das Emissões Evaporativas . Sistema ORVR

187

Capítulo 29 - OBD II - Monitores AIRA/álvula Termostática/PCV

193

159 161

169 172 172 173

177

....

Sistema de Injeção de Ar Secundário - AIR Monitor do Sistema de Ar Secundário Monitor da Válvula Termostática Monitor do Sistema de Ventilação Positiva do Cárter

III

183

188 192

193

-

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194 195 196

PRóLOGO Dando continuidade à temática abordada nas publicações anteriores - Controle Integrado do Motor e Eletroeletrônica Automotiva - este livro foca o diagnóstico de sistemas de eletrónica embarcada que equipam os veículos atuais. Em função da abrangência do tema, a ênfase será dada ao motor de ciclo Otto, seja este carburado ou eletrónico. No entanto, muitos dos procedimentos apresentados podem ser aplicados a motores Diesel ou a outros sistemas de eletrónica embarcada. Reparar que uma válvula solenoide é operada da mesma forma não importando o sistema no qual é aplicada: A/C, ABS/TC, entre outros.

Assim sendo, o objetivo foi o de apresentar, de forma abrangente, procedimentos de diagnóstico atualmente em uso. Desde os métodos tradicionais que se utilizam do vacuômetro e do medidor de compressão até os mais avançados, que implicam no uso de transdutores de baixa corrente e de pressão e vácuo associados ao osciloscópio automotivo ou ao multímetro gráfico. Compete ao profissional, assim que vai se familiarizando e adquirindo experiência, julgar qual o método a ser utilizado segundo as circunstâncias. Observar que em muitas situações deverá ser utilizado mais de um procedimento de diagnóstico para se chegar à solução do problema, mas, dificilmente um defeito requererá a aplicação de todos os apresentados a seguir. O leitor poderá observar, assim que avança no estudo dos diversos capítulos, que os métodos apresentados fazem uso intensivo do scanner, do osciloscópio automotivo e do multímetro gráfico, estes últimos associados a transdutores eletrónicos de corrente, pressão e vácuo, o que contribui para aumentar a potencialidade dos referidos instrumentos. Mas, ainda que não se possua uma determinada ferramenta de diagnóstico, o apresentado com relação à mesma, poderá servir como material didático no exercício do raciocínio e na compreensão do funcionamento dos diversos subsistemas que compõem o motor moderno. Este livro, da mesma forma que os anteriores, segue a diretriz de valorizar o raciocínio baseado em conceitos bem sedimentados. Por outro lado, ainda que o foco seja o diagnóstico do motor, onde pertinente, os exemplos mostram a aplicação dos procedimentos a outros sistemas de eletrónica embarcada de forma a permitir máximo aproveitamento do investimento realizado nas ferramentas de diagnóstico.

Humberto José Manavella São Paulo, junho de 2009

IV

INTRODUçãO

DIAGNóSTICO DE ELETRóNICA EMBARCADA AO

1

Neste capítulo e subsequentes, serão apresentados os procedimentos de diagnóstico utilizados na determinação do subsistema, mecânico ou elétrico, que provoca o defeito, sem, no entanto, abordar especiíicamente, as verificações necessárias à determinação do componente causador da falha. Isto é tratado amplamente, em manuais e em obras como "Controle Integrado do Motor", entre muitas outras. Basicamente, serão apresentados os conceitos necessários a interpretação dos resultados dos procedimentos de teste e das informações fornecidas pelos equipamentos de diagnóstico.

O foco principal desta obra 6 apresentar métodos de diagnóstico aplicáveis a sistemas eletrónicos de controle do motor ciclo Otto. No entanto, a grande maioria dos procedimentos pode ser aplicada a motores carburados. Algumas técnicas também, são aplicáveis a motores Diesel ou ainda, ao diagnóstico de outros sistemas de eletrónica embarcada. O processo de diagnóstico de todo sistema de eletrónica embarcada, cujo objetivo final é a solução de defeitos, é composto de uma primeira fase de identificação do problema e uma segunda, de determinação da causa.

Ainda que com controle eletrónico, o motor continua funcionando sob os mesmos princípios. Portanto, os problemas mecânicos se manifestam de forma similar aos de um motor não eletrónico. Assim, ferramentas como o medidor de compressão, continuam a ser dc grande utilidade no diagnóstico de defeitos decorrentes de "falhas de combustão” ou de "falta de desempenho". Os problemas apresentados podem ser, em geral, enquadrados em duas categorias: k Falhas de dirigibilidade O motor engasga, hesita, morre, não dá partida, não tem desempenho. Geralmente, este tipo de falha afeta, também, às emissões.

> Falhas de emissões. O veículo não apresenta falha de dirigibilidade, ou seja, responde normalmente, mas, as emissões no escape estão fora do especificado. Nos sistemas eletrónicos, estes defeitos podem ser facilmente mascarados: ou seja, o veículo emite acima do especificado, mas, não apresenta sinais de falha. Em alguns casos o consumo elevado é a única manifestação do problema. Basicamente, estes defeitos são detectados utilizando o analisador de gases. No caso de consumo excessivo, o problema é detectado utilizando um medidor de consumo ou atendendo a uma reclamação do usuário do veículo. Para estes defeitos, os procedimentos de diagnóstico são similares aos utilizados na solução de falhas de dirigibilidade.

1

Faftias de Dirlgibilidadê1

Em função de serem os procedimentos utilizados na solução de falhas de dirigibilidade, aplicáveis também, na solução de problemas de emissões ou de consumo, no que segue será abordado, principalmente, o diagnóstico dos primeiros. As falhas de dirigibilidade podem apresentar-se sob diversas formas: 1. Como falhas de combustão. Geralmente resultam em problemas de marcha lenta, hesitação ou aumento dos níveis de emissões. Para este tipo de defeito há 2 critérios segundo os quais podem ser definidas as falhas de combustão: a) Segundo a norma OBDII, é a falta total de combustão e as únicas falhas a serem consideradas são aquelas que afetam às emissões. No entanto, pode se apresentar o caso em que, sem códigos gravados, poderá haver falhas de combustão que afetem a dirigibilidade do veículo.

b) Um critério mais amplo, considera "falha de combustão ", tanto a falta total como a combustão incompleta Por ser este, mais abrangente, será o considerado a seguir, já que o objetivo do diagnóstico é assegurar o correto funcionamento, independentemente do tipo de falha de combustão apresentada.

2. Como problemas de marcha lenta. Irregular, acelerada ou de não manutenção da marcha lenta. 3. Como problemas de detonação ou de pró-Ignição.

4. Como falhas de desempenho. Hesitação na aceleração, resposta lenta, falta de potência na plena carga.

Os problemas de dirigibilidade podem ainda, ser do tipo constante, de mais fácil solução, ou do tipo intermitente, os que por vezes, são de difícil reprodução na oficina.

Humberto José Mana veila - HM Autotrônica

1

Capítulo 1- INTRODUçãO

_

AO

DIAGNóSTICO DE ELETRóNICA EMBARCADA

Requisitos para o Diagnóstico

Seja qual for o defeito apresentado, um diagnóstico eficaz e eficiente precisa dos seguintes fatores: 1. Conhecimento conceituai do funcionamento do sistema e os dispositivos que o compõem. 2. Informação sobre a função que cumpre cada um dos componentes no sistema. 3. O princípio de funcionamento de cada componente e tipo de sinais que emite e/ou recebe. Isto é de suma

importância na hora de fazer as verificações com osciloscópio ou multímetro. 0 esquema elétrico assim como a pinagem dos diversos componentes. 5. Correta interpretação dos códigos de falha e dos parâmetros de funcionamento, visualizados no scanner. Também, o conhecimento dos testes de aiuadores disponíveis utilizando o equipamento de diagnóstico. 6. Disponibilidade das ferramentas necessárias ao diagnóstico do sistema em questão, lembrando que os instrumentos de medição são, somente, meros auxílios ao raciocínio. 4,

A figura ao lado ilustra o caso de sistemas de controle eletrónico e, de certa forma, resume os requisitos acima apontados. Para veículos sem controle eletrónico, o único instrumento que não se aplica é o "scanner". Nos motores com controle eletrónico, a diferença reside no programa existente na UC (unidade de controle eletrónico), que realiza a verificação constante dos componentes eletro-eletrônicos e que constitui o denominado "sistema de diagnóstico de bordo A comunicação com este programa, para obter os resultados das verificações e para efetuar testes ativos nos diversos atuadores, se realiza através do equipamento de diagnóstico ou "scanner1'.

APRENDIZADO CONCEITUALC INFORMAÇÃO [íj CONFIÁVEL

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Multímetro

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"Scanner”

Osciloscópio Automotivo

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Analisador de Gases

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A figura evidencia o fato que os sistemas de eletrónica embarcada estão baseados, todos eles, numa mesma tecnologia, que é utilizada com a estratégia apropriada ao sistema no qual se aplica.

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3

Este cenário impõe certas restrições entre as quais, a mais importante ó que o acesso aos diversos Sistemas, com o objetivo de diagnóstico, somente é possível através do uso de ferramentas específicas, sendo as mais importantes, aquelas apresentadas na figura. O símbolo do transistor, que acompanha o "pensamento" do técnico, tem por objetivo salientar o fato que ainda que não seja necessária uma formação específica, o profissional da reparação automotiva deverá possuir conceitos básicos de eletro-eletrônica que lhe permitam compreender o sistema como um todo e suas relações com os outros com os quais interage. Outros dois fatores fundamentais são: conceitos bem sedimentados e informação confiávele precisa.

Manutenção Veicular

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O diagnóstico de defeitos faz parte de um conceito mais amplo que é o de Manutenção Veicular, a qual tem por objetivo, assegurar um funcionamento continuado, dentro das especificações fornecidas pelo fabricante. As ações de manutenção de um sistema veicular podem ser classificadas como segue: Manutenção corretiva: É aquela realizada para reparar defeitos já constatados. Este tipo de manutenção é aquele realizado tradicionalmente pelas oficinas. O veículo chega à oficina com algum defeito presente

ou reclamação do proprietário, que deve ser solucionado.

> Manutenção preventiva: É a realizada seguindo a recomendação do fabricante ainda que o veículo não apresente avaria. É caracterizada, entre outros, pela troca de fluidos a intervalos determinados pelo fabricante; estado da bateria e do circuito de carga; estado de pastilhas e lonas de freio, etc.

Manutenção antecipada (preditiva): Consiste em realizar verificações em itens geralmente não considerados na manutenção preventiva, ou em itens desta, antes do prazo estabelecido pelo fabricante. Tem o intuito de se antecipar ao aparecimento de defeitos, verificando a margem de segurança que resta, com relação às especificações dos itens analisados. Como exemplo, tem-se a verificação do ph do líquido arrefecedor; acúmulo de combustível no cárter; ponto de ebulição do líquido de freio, verificação da bomba de combustível, do sistema de ignição, etc.

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Humberto José Manavella - HM Autotrônica

Capítulo 1 - INTRODUçãO ISíli!

AO

DIAGNóSTICO

DE

ELETRóNICA EMBARCADA

Malha Aberta e Malha Fechada

O conceito de controle em malha fechada (ou circuito fechado) é de fundamental importância para o diagnóstico de sistemas de eletrónica embarcada. Por esse motivo, o tema será abordado brevemente, utilizando, como exemplo, a função de controle da mistura. No livro "Controle Integrado do Motor", entre outros, o conceito é analisado com maior profundidade.

As funções de todos os sistemas de eletrónica embarcada podem ser controladas através de um dos seguintes mecanismos:

Controle da Mistura Malha Aberta

1. Controle em malha aberta (fig.[2aj): Neste modo, a UC do sistema analisado (motor, transmissão, A/C, ABS) comanda os

atuadores correspondentes a partir das informações dos sensores e de valores retirados de "mapas" ou tabelas residentes na memória . No entanto, nos sistemas que operam em malha aberta não existo nenhum elemento sensor que informe o resultado do comando enviado ao atuador; assim, não ó possível verificar se foi executado corretamente ou não.

&

ACT

& TPS

ECT

UC calcula o tempo de injeção em função dos valores recebidos dos sensores, que caracterizam o estado de funcionamento do motor. No entanto, não havendo nenhum dispositivo que informe o resultado da combustão, a UC não

Ex.;A

\CKP

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poderá determinar se o tempo calculado resultou na queima

de mistura rica ou pobre.

[2a] 2. Controle em malha fechada (fig.[2bj): De forma similar à anterior, a UC do sistema analisado controla os atuadores a partir de valores calculados ou retirados de "mapas" ou tabelas e das informações recebidas dos sensores. Mas, contrariamente ao descrito no item 1, o modo de controle em malha fechada pressupõe a existência de um sensor que informa o resultado da ação. Isto permite verificar se o comando emitido resultou na ação desejada ou não.

Controle da Mistura Malha Fechada HEGO

Ex.//t UC calcula o tempo de injeção em função de valores calculados ou retirados de "mapas" e de informações dos sensores, as que caracterizam um determinado estado de funcionamento do motor. No entanto, a existência do sensor de 02 permite avaliar o resultado da combustão. Ou seja, a UC consegue determinar o teor da mistura admitida. Desta forma, nos próximos ciclos, 0 tempo de injeção poderá ser corrigido com 0 objetivo de adequar o teor da mistura, às reais condições de funcionamento do motor.

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ACT

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II

[2b]

A seguir, uma relação dos principais sistemas veiculares controlados em malha fechada.

Controle do teor da mistura ou da relação ar/combustível. Para dosar, com precisão, a quantidade de combustível mais conveniente às condições de funcionamento do motor. Ajuste e estabilização de marcha lenta dentro da faixa que propicie 0 melhor funcionamento.

Ajuste do avanço da ignição em presença do fenômeno de detonação, com proteger 0 motor.

0

objetivo de

Sistema de A/C. Controle da temperatura interna e pressão do sistema. ABS e TC/ASR. Controle da frenagem e da tração.

Sistema EGR. Controle do fluxo de gases rccirculados.

Humberto José Manavella - HM Autotrônica

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Capítulo 1- INTRODUçãO

AO

DIAGNóSTICO

DE

ELETRóNICA EMBARCADA

'Procedimento de Diagnóstico em Sistemas Eletrónicos O diagnóstico e reparo de defeitos, em sistemas de eletrónica embarcada, requer o uso de instrumentos apropriados e um bom conhecimento das opções de teste oferecidas pelo programa de diagnóstico residente na unidade de comando. Também, e não menos importante, é a aplicação do raciocínio a partir de informações corretas e conceitos bem sedimentados.

Ainda que, por motivos de importância, a maior parte dos exemplos a seguir tenha relação com o sistema de controle integrado do motor, as diretrizes apresentadas podem ser aplicadas a qualquer sistema de eletrónica embarcada. Mais uma vez, o fundamentai é possuir as informações e o conhecimento do funcionamento do sistema em questão. A estratégia utilizada para o diagnóstico de falhas se processa em duas etapas: a) Determinação do subsistema eletro-eletrõnico ou mecânico que provoca a falha b) Determinação do componente defeituoso daquele subsistema

Por exemplo, num sistema de A/C eletrónico, que apresente falta de refrigeração adequada, a sequência de diagnóstico seria determinar, primeiramente, a origem do defeito: Se reside no subsistema mecânico, devido a um vazamento que resulta numa baixa pressão no circuito.

> Se reside no subsistema elétrico, devido a um defeito no sensor de pressão, por exemplo. Na sequência, o procedimento prossegue, determinando o elemento defeituoso dentro do subsistema que originou a falha e isto, com a utilização das ferramentas apropriadas. Para a etapa a): O primeiro auxiliar para defeitos elétricos, é o "equipamento de teste" ("scanner ") ligado ao conector de diagnóstico. Se necessário, devem ser explorados os outros modos de teste disponíveis: teste de atuadores, modo contínuo, conceitos estes, apresentados em capítulos a seguir, Já, para as falhas mecânicas, as ferramentas necessárias são geralmente, de caráter mais específico. Assim, nos Capítulos 15 e 7 7 serão apresentadas modernas técnicas de diagnóstico utilizando transdutores de pressão e vácuo, associados ao osciloscópio automotivo.

Para a etapa b): Nesta, que é uma etapa de verificação, podem ser utilizados :

•Multímetro: Para medição de tensão, corrente, resistência, frequência, ciclo de trabalho, tempo de pulso.

•Ponta de polaridade: Para verificar a presença de impulsos elétricos, massa, tensão de alimentação.

•Osciloscópio: Para visualizar forrnas de onda. •Manómetro Para medição da pressão de cilindro ou do circuito de A/C. •Bomba de vácuo: Para acionar dispositivos controlados por vácuo. •Opacímetro e Analisador de 4 ou 5 gases: Para avaliação do nível de emissões.

•Outros instrumentos já utilizados na realização de verificações mecânicas.

E muito importante lembrar que certas fali tas mecânicas se manifestam através de componentes do sistema que não necessariamente, são os responsáveis pelo defeito. Por exemplo, um vazamento no escapamento, perto da sonda Lambda, pode provocar a gravação de um código de falha correspondente ao circuito do sensor de 02, ou, acúmulo de sujeira no corpo da borboleta pode resultar na gravação de falha correspondente ao dispositivo de controle da marcha lenta.

Para 0 diagnóstico de defeitos no sistema de controle do motor, a utilização do analisador de gases (quando disponível), pode ser de grande ajuda. Isto implica no uso de técnicas de diagnóstico com base na análise de gases, as que, por estar fora do escopo desta obra, serão tratadas em uma futura publicação. Nos próximos capítulos e como já mencionado, os diversos procedimentos utilizados no diagnóstico de defeitos será feito focando 0 sistema de controle eletrónico do motor. Uma abordagem mais aprofundada e abrangente, dos vários sistemas de eletrónica embarcada, exigiria um espaço bastante maior que 0 desta obra, pelo que, 0 assunto serei abordado em futuras publicações. O objetivo aqui, será 0 de fornecer subsídios conceituais e orientação que auxiliem 0 raciocínio na solução de problemas, e não 0 de apresentar dicas ou receitas de reparo. Isto último pode ser encontrado facilmente, nos jornais e revistas que atendem 0 setor da reparação automotiva.

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Humberto José Manavella - HM Autotrônica

Capítulo 1- INTRODUçãO ãO DIAGNóSTICO DE ELETRóNICA EMBARCADA

Instrumentação para Sistemas de Eletrónica Embarcada As primeiras ferramentas de diagnóstico para o sistema eletro-eletrònico do automóvel, foram o multímetro e o osciloscópio de alta tensão, geralmente associado ao analisador de motores o qual era utilizado, basicamente, na verificação do sistema de ignição. Talvez o mais simples, mas, muito útil nas verificações elétricas, era a caneta de polaridade. Esta ultima ainda tem utilidade, mas, deve prestar-se atenção ao tipo de sinal que será verificado. Se a caneta for de baixa impedância só poderá ser utilizada em sinais de potência (circuitos de baixa resistência) como aqueles de injetores ou válvulas solenoide.

Caso seja utilizada para verificar sinais de baixa potência (circuitos de alta resistência), como sensor de rotação de relutância ou sensor de oxigénio, a caneta carregará demasiadamente o sinal ao ponto de distorcê-lo totalmente como mostra a figura ao lado. No ponto 1 a caneta é colocada no fio de sinal do sensor de 02 com 0 objetivo de verificar 0 seu funcionamento provocando, de certa forma, um curto no sinal.

Sinal sensor de 02

B

Existem no mercado, canetas de alta impedância de entrada, que incluem, também, a função de voltímetro.

Instrumentação A seguinte é uma lista dos instrumentos mais relevantes para 0 diagnóstico de sistemas de eletrónica embarcada. Existem outros que atendem necessidades especificas, como por exemplo, a verificação do motor de passo, da sonda Lambda, de injetores, etc.

> Multímetro automotivo:

É, talvez, 0 primeiro instrumento de diagnóstico para os sistemas eletroeletrònicos do veículo. Sua principal característica é a de poder medir, além de tensão e resistência, outros valores específicos como frequência, largura de pulso, ciclo de trabalho. Em função de apresentar valores médios de uma sequência de medições e possuir uma baixa taxa de atualização do mostrador, é de utilidade limitada na captura de sinais que apresentem defeitos intermitentes de curta duração.

>

Osciloscópio automotivo de armazenamento: Permite visualizar sinais ao longo do tempo e armazenálos para a posterior análise, (ver Capítulo 7) Multímetro gráfico: Basicamente, é um multímetro automotivo convencional, exceto pela possibilidade de apresentar os valores medidos na forma de gráfico ao longo do tempo. Desta forma, é possível analisar a tendência de variação do sinal medido. À diferença do osciloscópio, 0 multímetro gráfico permite visualizar ao longo do tempo, as várias características de um sinal: tensão, frequência, ciclo de trabalho, largura de pulso e outros, (ver Capítulo 7)

>

Analisador de gases Seu principal uso é no diagnóstico do motor Medidor de temperatura infravermelho: utilizado na verificação do sistema de arrefecimento, A/C, freios, catalisador, falhas de combustão.

>

"Scanner automotivo ou equipamento de diagnóstico Permite a comunicação com as diversas UCs que controlam os sistemas de eletrónica embarcada. Com a aplicação da norma OBDIi, surge a diferenciação entre equipamentos "genéricos" e "proprietários", (ver Capítulo 2)

Ainda, para realizar verificações mecânicas:

> Medidor de pressão e

vácuo Para verificação de compressão de cilindro; vazamento no coletor de admissão e contrapressão no escape.

Injeção de gás inerte: Para verificação de vazamentos no sistema de admissão e no motor.

«-ÇHMAutotrônica > Humberto José Mana veila - HM Autotrônica

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2

EQUIPAMENTO DE DIAGNóSTICO

.

SCANNER

Introdução A partir dos anos 80 e com o aparecimento dos primeiros sistemas eletrónicos de controle do motor (sistemas digitais de injeção/ignição), surgem os primeiros equipamentos de diagnóstico ("scanner") os quais, quando ligados à unidade de comando, permitiam recuperar as falhas armazenadas na memória e realizar alguns testes de atuador. Os mais simples só conseguiam apresentar as falhas armazenadas. Em quase todos os casos, os códigos de falha podiam ser visualizados como uma sequência de piscadas em alguma luz do painel. Isto, por exemplo, curto-circuitando terminais do conector de diagnóstico. Como já mencionado, é o programa de diagnóstico, residente na UC, que se comunica com o scanner ou gera a sequência de piscadas. Em modelos luxuosos americanos era possível visualizar os códigos de falha no visor do controle do A/C, apertando uma sequência especial de teclas do mesmo controle. Exemplo do mencionado acima é o sistema EEC-IV, de controle do motor, que equipou os veiculos da Autolatina. O scanner permitia:

>

Visualizar os códigos de falha armazenados na memória da unidade de comando (UC).

> Realizar o teste dos diversos dispositivos atuadores, geralmente, com motor funcionando. No término do mesmo, as eventuais falhas detectadas. ficavam armazenadas na memória.

>

Detecção de curto-circuito e interrupções intermitentes. Enquanto o operador movimentava cabos e conectores, o scanner ficava preparado para emitir um sina! sonoro caso fosse detectada algumas das referidas condições.

No fim dos anos '80, a GM introduziu um novo conceito pelo qual, o scanner, além de fazer a leitura de códigos, oferecia a possibilidade de visualizar parâmetros de funcionamento do motor (temperatura, rotação, etc) e realizar testes em dispositivos atuadores (controle da rotação, re!é do A/C e outros). Esta característica foi incorporada por todos os fabricantes já no início da década de '90. A configuração é a da figura [1a] e o protocolo de comunicação era proprietário do fabricante do veículo e não do fabricante da UC. Assim, por exemplo, uma mesma unidade de controle eletrónico Bosch, aplicada em veículos de fabricantes diferentes, tinha protocolos de comunicação diferentes.

Afigura [1b] mostra a tela de um equipamento de diagnóstico portátil. Geralmente, neste tipo de equipamento só é possível a visualização de, no máximo, 3 ou 4 parâmetros. Talvez, um número maior se o software está instalado num aparelho do tipo 'Tablet". Muitos destes equipamentos possibilitam a aquisição de dados com o veículo em movimento (sob carga), para serem analisados posteriormente, na oficina.

Muitos equipamentos oferecem a funcionalidade do "scanner" no PC. Esta opção possibilita a visualização simultânea de uma maior quantidade de informação. Se o PC utilizado for do tipo "LapTop", na maior parte dos casos, é possível armazenar dados com o veículo em movimento, reproduzindo assim, as condições de funcionamento durante a falha. Posteriormente, na oficina, esses dados podem ser apresentados como gráficos, em função do tempo.

Protocolo proprietário

3

[1a]

SCANNER

[Temp .Motor : 88°C

-

Pos . Borbol :1, 90V Pres.Colet: 1,57V Rotação: 1783rpm

[1b]

Uma evolução do scanner foi a de poder acessar as diversas unidades de comando eletrónico instaladas no veículo: UC do motor, ABS/TC, A/C eletrónico, air-bag, imobilizador, etc. Isto ainda, através da utilização de protocolos de comunicação proprietários, ou seja, exclusivos de cada fabricante. Na atualidade, a função do scanner é permitir:

Visualização dos códigos de falha armazenados. Visualização de parâmetros de funcionamento do sistema diagnosticado. Realização de testes de atuador. Realização de funções auxiliares próprias do sistema que está sendo diagnosticado. Estas características são suportadas por todos os sistemas de eletrónica embarcada atuais.

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Capítulo 2-

EQUIPAMENTO DE DIAGNóSTICO - SCANNER

A comunicação do scanner com a unidade de comando diagnosticada se efetuava através de comunicação seria!', ou seja, através de um par de fios utilizando um protocolo de comunicação proprietário de cada fabricante. Houve casos em que a comunicação com cada UC de eletrónica embarcada se realizava por um pino diferente do conector de diagnóstico. Em outros (VW, por exemplo), um mesmo pino serve para comunicar-se com todas as UCs do veículo. Neste caso, o operador, deve selecionar, no scanner, a UC com a qual deseja se comunicar. As características até aqui apresentadas, correspondem aos sistemas pré-OBDIl onde não há padronização do conector nem do protocolo de comunicacão nem dos parâmetros de funcionamento e dos códigos de falha.

Como será analisado no Capítulo 19 e subsequentes, com a implantação do padrão OBDII (desde 1996 nos EE UU e desde 2000 na Europa) o panorama se modificou em alguns aspectos. A adoção do padrão resultou em: Introdução dos conceitos "genérico" e "proprietário”: A definição de "genérico" é aplicada a tudo aquilo especificado pelo padrão: codigos de falha e parâmetros de funcionamento, relacionados com o trem de força (motor e transmissão) e que podem ser visualizados utilizando um scanner "genérico". Já, as prestações oferecidas peto equipamento "proprietário" ficam a critério do fabricante.

Padronização do conector e dos protocolos de acesso ao sistema de diagnóstico do trem de força (motor e transmissão automática), ou seja, aos sistemas diretamente relacionados com as emissões.

Observar que os outros sistemas de eletrónica embarcada, a exceção de motor e transmissão, não são abrangidos, até o momento, pela norma. O importaníe a frisar é que os equipamentos de teste "proprietários" (ou de terceiros que os emulam) possuem um repertório maior de códigos de falhas, de parâmetros de funcionamento visualizados e de testes de atuador disponíveis, se comparados com os scanners "genéricos"; estes são bastante restritos quanto às opções oferecidas,

Por sua vez, os scanners proprietários são, geralmente, os únicos que oferecem a possibilidade de se comunicar com todas as unidades eletrónicas do veículo.

Pode-se concluir disto que o scanner tornou-se um instrumento de diagnóstico tão necessário quanto o voltímetro ou, em alguns casos, o osciloscópio. Há situações em que o scanner é a única forma de efetuar um diagnóstico correto. A seguir, alguns exemplos. Desempenho do motor e emissões. Um medidor de vácuo, de compressão ou o multímetro são grandes auxiliares em identificar defeitos mecânicos ou elétricos. Mas, se o defeito reside na UC, possivelmente o scanner seja o meio mais direto de identificar a falha.

Sistemas de freio ABS/TC e de controle de estabilidade. Nestes casos, pode-se dizer que o scanner é uma necessidade. Em muitos casos, a purga do circuito de freio (quando houve entrada de ar, por exemplo) só pode ser feita utilizando o scanner apropriado. Sistema de climatização (A/C) eletrónico Estes sistemas possuem vários sensores de temperatura, motores de controle e comunicação com a unidade de controle do motor. A menos que se trate de um problema relacionado com o circuito do refrigerante, o scanner se torna necessário na verificação do funcionamento do sistema de controle eletrónico. Em alguns casos (Mercedes, Chrysler, entre outros), é só através do scanner que pode ser inicializado o sistema, depois de algum reparo importante.

Airbag, direção e suspensão eletrónicas. Nestes sistemas, o scanner é a única forma de visualizar as falhas armazenadas e realizar os testes de atuador. No caso específico do airbag, o scanner é indispensável para habilitar/desabilitar as unidades.

Imobilizador. Só através do scanner é possível reprogramar a unidade. Com o aumento do número de sistemas de eletrónica embarcada, presentes no veículo moderno houve, consequentemente, o aumento do número de unidades de comando com as quais deve comunicar-se o scanner. A solução encontrada foi: 9 0

Disponibilizar um pino específico no conector de diagnóstico para cada unidade. Um único pino para todas e/as. Isto requer que o scanner tenha a capacidade de "endereçar” as mensagens para a unidade diagnosticada.

No entanto, a tendência é no sentido de integrar as diversas unidades num sistema multiplexado

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Capítulo 2- EQUIPAMENTO DE DIAGNóSTICO - SCANNER Nestes casos, existem duas possíveis configurações para conectar o scanner à rede.

1. O scanner, através do conector de diagnóstico tem acesso direto à rede e portanto, o protocolo utilizado para se comunicar, deve ser idêntico àquele utilizado pelas unidades de comando. (fig. [2a])

í

)í Trans.

UC

|§Suspens.)f ABS/TC

|Motor j|Automát.J| Pilotada k

Xt-3 o

2. O scanner está ligado a um circuito eletrónico de gerenciamento ou adaptação de protocolos, instalado entre o conector de diagnóstico e a(s) rede(s) multiplexada(s). Além de se comunicar com o equipamento de teste, o circuito gerencia a troca de mensagens entre as diversas redes e com

Rede CAN

Este circuito, denominado de "gateway (do inglês, "porta de entrada”) isola o scanner da(s) rede(s). Na linha Peugeot/Citroén é denominado de Caixa de Serviço

Inteligente. Nesta configuração, portanto, o protocolo utilizado na comunicação com o equipamento de teste, pode ser diferente daquele da(s) rede(s) como mostrado na figura [2b]. Desta forma, 0 adaptador funciona como um "tradutor de protocolo que encaminha e adapta de forma apropriada, a solicitação vinda do scanner, para a rede onde se encontra a UC com a qual se deseja estabelecer a comunicação.

PV

Protocolo CAN

[2a]

o scanner.

——|í UC

Trans.

_

___ __

)fsuspens.]íABS/TC] Piloÿteda

„

.

„

fvod. Serv.l rrÿtual?nrlf

j(Automàt.j| j(ABS/TC j | & f &~ t $~ | 5 t g ° ~°TT ”?I Rede CAN

[ComuSdor][

Air Bag

H-* Rede VAN Carroçaria #1

CSI Caixa de Serviço Inteligente

[2b]

m

Protocolo ISO

Configurações Inicialmente 0 scanner se apresentava na forma de equipamento portátil com uma tela pequena que permitia visualizar um código de falha de cada vez e geralmente, um ou dois parâmetros de funcionamento. A partir de meados da década de '90 aparecem no mercado os scanners que permitem a visualização na tela de um PC e outros em que o próprio software de diagnóstico fica instalado no PC. Esta configuração permite a visualização simultânea de um número maior de parâmetros de funcionamento e, também, de falhas armazenadas. Durante o diagnóstico, a visualização simultânea de parâmetros permite, por exemplo, verificar como evolucionam os valores do TPS, MAP, rotação, ajuste de combustível e apresentá-los na forma de gráficos na tela. Se 0 scanner está instalado num "Notebook" as verificações apontadas acima podem ser feitas com o veículo rodando. Neste caso, a única ressalva é que o acompanhante deverá operar o equipamento. Este procedimento permite a captura de informações de parâmetros selecionados para posteriormente, serem analisados na oficina, na forma de gráficos. Durante 0 percurso, 0 scanner permite que 0 operador marque instantes, que ao seu critério, sejam significativos para uma análise posterior. Assim, estas marcas de referência salientadas no gráfico, identificam aqueles instantes significativos, permitindo a analise do comportamento dos parâmetros selecionados, em torno deles.

Para um exemplo da utilidade da análise gráfica, ver 0 Capítulo 18, que aborda 0 diagnóstico de falhas provocadas por vazamentos.

«-ÇHMAutotrônica >

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3

SISTEMAS DE ELETRóNICA EMBARCADA •FUNçãO DE DIAGNOSTIC©

Neste capítulo será analisada a estrutura de auto-diagnóstico presente nos modernos sistemas de eletrónica embarcada (digitais) e os recursos oferecidos para auxiliar na tarefa de diagnóstico. Todo sistema de eletrónica embarcada moderno se caracteriza por possuir uma unidade de comando (UC), com funcionalidade similar à de um microcomputador, cuja estrutura básica possui os seguintes elementos:

Memória, onde reside o conjunto de instruções que formam o programa ou "software" de controle, Microprocessador, que executa a sequência de instruções.

Por sua vez, na UC é possível distinguir dois tipos de programas, os quais possuem funcionalidades bem definidas, corno mostra a figura [1a]: 1. Programa Principal. Encarregado de realizar a função para a qual foi projetado o sistema. Assim, a função do programa principal, residente na memória da UC de um sistema de injeção/ ignição, é manter o motor funcionando da forma

mais apropriada.

P

—

I

—q 1 Sequência de instrugoes para a deteção 0 de falhas e comuni-

Memorial

I

foira" i

\EEPROM\

Programa de Diagnóstico

'cação com o equipa-

mento de diagnóstico

Õ)

IL; Programa Principal

...

2. Programa de Diagnóstico. Detecta defeitos, grava Sequência de instru¬ os códigos de falha associados e implementa a ções para o controle do sistema de eletró¬ função de comunicação com o equipamento de nica embarcada [1a] ("scanner"). teste Nos modernos sistemas de eletrónica embarcada, o programa de diagnóstico é identificado, também, com outras denominações como, por exemplo, "executivo de diagnóstico". A presença do programa de diagnóstico caracteriza os denominados sistemas OBD (do inglês: On Board Diagnostic ou "diagnóstico a bordo" ou sistema de diagnóstico residente na própria UC),

Neste capítulo será analisada a segunda das funcionalidades, ou seja, a do programa de diagnóstico. O importante a ser lembrado é que o programa principal tem prioridade sobre o programa de diagnóstico. Este último é executado nos momentos em que o programa principal fica ocioso. Por exemplo, nos sistemas de controle do motor (fig.[1bj), o programa principal calcula o tempo de injeção, o avanço da ignição e outros valores de comando de aluadores após o que, passa o controle ao programa de diagnóstico Este é executado até que, no momento apropriado, o programa principal assume novamente o comando, para acionar o injetor, a bobina de ignição ou um outro atuador. O ciclo acima se repete enquanto o motor permaneça funcionando.

X

X

X

X Ignição

injeção

P.D.HIP.D.HIP.D. P.P.: Programa Principal P.D.: Programa de Diagnóstico

Observar na figura, como os programas se revezam no tempo, lembrando que o programa principal tem prioridade de execução.

a»l

Atividade da UC

tit-i

a

Funcionalidade do Programa de Diagnóstico Seja qual for o sistema de eletrónica embarcada diagnosticado, o programa de diagnóstico, também identificado como sistema de diagnóstico, cumpre duas funções básicas: k Detecção de defeitos e armazenamento dos códigos de falha correspondentes. É a função básica do programa de diagnóstico. Comunicação com o equipamento de teste (scanner). Tem por objetivo:

•Informar as falhas detectadas Visualizar valores de parâmetros de funcionamento do sistema •Realizar testes nos diversos atuadores 0

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Capítulo 3- SISTEMAS DE ELETRóNICA EMBARCADA - FUNçãO DE DIAGNóSTICO É o programa principal que, em função das falhas detectadas, passa a controlar o sistema correspondente na condição de "emergência". Assim, no caso do controle do motor, se a falha tem relação com a sonda lambda, o sistema passa a operar em malha aberta. Já, se uma falha é detectada num sensor de rotação do ABS, a UC correspondente desativa o sistema.

Estrutura do Programa de Diagnóstico O programa de diagnóstico apresenta a mesma estrutura no importando o sistema de eletrónica embarcada no qual esteja implementado. A compreensão da funcionalidade dos modos, que compõem a referida estrutura, é condição fundamental para a obtenção de máximo proveito na utilização do equipamento de diagnóstico. Nos modernos sistemas digitais de eletrónica embarcada, a utilização do equipamento de diagnóstico (scanner) é, na grande maioria dos casos, o primeiro passo na sequência de diagnóstico. A seguir e com base nas informações recuperadas, passa-se à fase de verificações com multímetro, osciloscópio e/ou outros instrumentos.

II

Modos do Programa de Diagnóstico

Os modos de diagnóstico que serão analisados a seguir, são os mecanismos que permitem, utilizando o "equipamento de diagnóstico" ("scanner"), visualizar as informações de funcionamento e comandar a realização de testes, no sistema de eletrónica embarcada que está sendo avaliado. Quase a totalidade dos programas de diagnóstico, que fazem parte das unidades de comando (UCs) dos sistemas de eletrónica embarcada, apresentam os seguintes modos de teste (fig.[2]):

Qfí

nf ZM Modo Falhas

Modo Contínuo Modo Teste Atuador Modo Complementar

Permite recuperar falhas armazenadas na memória Permite visualizar parêmatros de funcionamento do sistema Permite solicitar a execução de testes em atuadores Permite solicitar a execução de ações de configuração da UC

[2]

•Modo Falhas

A través deste modo são recuperados os códigos de defeito gravados na memória. Em alguns casos, o código é acompanhado com a identificação da condição da falha naquele momento: presente, intermitente.

Este modo é complementado com o modo "apagar falhas da memória". Nos sistemas pré-OBDIl, tanto o tipo e número de falhas detectadas, como os códigos que as identificam, são totalmente dependentes do fabricante do veículo. Uma mesma montadora pode apresentar códigos diferentes para identificar um mesmo tipo de defeito, dependendo, por exemplo, da origem do veiculo: americana ou européia.

« Modo Contínuo Permite visualizar valores de parâmetros de funcionamento do sistema analisado. É denominado modo contínuo" por alguns fabricantes ou "modo listar dados", por outros. Pela sua relevância no diagnóstico de defeitos, este modo será abordado a seguir, com maior detalhe. ®

Modo Teste de Atuadores Através do diálogo entre o scanner e o programa de diagnóstico, é possível ligar/desligar atuadores. O tipo e número de testes disponíveis são, em grande medida, dependentes do fabricante do veículo e do modelo

analisado. ®

10

Modos Complementares Possibilitam a realização de ajustes específicos ao sistema de eletrónica embarcada diagnosticado. Utilizados em sistemas prc-OBDIl e atualmente, no modo "proprietário" de alguns fabricantes, quando necessário. Por exemplo, permitem "zerat" os parâmetros adaptativos de ajuste de combustível; ajustar o avanço básico da ignição, entre outros bastante específicos. Dependem do sistema diagnosticado e variam bastante em número e funcionalidade. Devido à diversidade de modos utilizados ao longo dos anos, é quase impossível de serem abordados com detalhe, numa obra como a presente. É, portanto, indispensável, consultar os manuais do fabricante do veículo ou do equipamento de diagnóstico, para conhecer a funcionalidade de cada teste.

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Capítulo 3- SISTEMAS DE ELETRóNICA EMBARCADA - FUNçãO DE DIAGNóSTICO Os modos acima apresentados fazem parte do sistema de diagnóstico de praticamente, todos os sistemas de eletrónica embarcada atuais, sendo a diferença entre eles, os parâmetros e funções oferecidas. Em função de ser quiçá, um dos mais abrangentes e com maior número de componentes, o sistema de controle do motor será utilizado como modelo nas explicações e exemplos que se seguem. Como mencionado, para outros sistemas de eletrónica embarcada, o leitor deverá consultar os manuais do fabricante do veículo ou do equipamento de diagnóstico; isto, para conhecer as earacterísticas e opções que o programa de diagnóstico oferece.

Modo Falhas A utilidade deste modo depende em grande medida, do número e tipo de falhas detectadas. Para salientar este fato, os exemplos a seguir ilustram casos relacionados com defeitos associados ao sensor de 02. No entanto, as considerações podem ser aplicadas a outros sistemas de eletrónica embarcada. ®

Exemplo 1 No sistema de injeção Fiat-G7 existe só um código, identificado com a legenda "Falha na Sonda Lambda", para identificar todas as possíveis situações de falha que se relacionam com 0 sensor de O2. Neste caso, portanto, deve ser feita uma avaliação criteriosa do problema com o objetivo de diagnosticar se a causa está no próprio sensor ou tem sua origem num outro elemento do sistema e que se reflete num funcionamento, aparentemente, defeituoso da sonda.

Exemplo 2 •Já nos sistema de injeção aplicados na linha GM (Multec e Motronic) existem pelo menos, três códigos de falha associados à sonda. Cada um deles identifica uma situação particular do defeito de forma mais direta.

0

que permite avaliar a origem

Código 13: Circuito Aberto no Sensor de Oxigénio Indica que a unidade de comando detectou uma condição de sonda inoperante. Ou seja, sinal com tensão de 0 volts. Entre as possíveis causas podemos citar:

•A sonda não atingiu a temperatura de trabalho •Fio do sinal partido ou massa deficiente

•Sonda defeituosa

> Código 44: Tensão Baixa no Circuito do Sensor de Oxigénio Indica que a sonda está detectando uma condição constante de mistura pobre. A sonda não muda de estado, mesmo com as correções efetuadas pela UC no sentido do enriquecimento. Neste caso, pode existir algum fator externo à sonda que provoca a anomalia. Muito possivelmente a sonda ainda esteja funcionando.

Código 45: Tensão Alta no Circuito do Sensor de Oxigénio Indica que a sonda está detectando uma condição constante de mistura rica. A sonda não muda de estado, mesmo com as correções efetuadas pela UC no sentido do empobrecimento. Neste caso também, pode existir algum fator externo à sonda, que provoca a anomalia. Como pode concluir-se dos exemplos, com um maior numero de códigos associados a um determinado tipo de defeito, a função de diagnóstico resulta facilitada. Isto é mais evidente ainda, nos sistemas OBDII em que, por exemplo, existe um número maior de códigos associados ao sensor de 02.

Modo Contínuo É talvez este, 0 recurso mais importante oferecido pelos programas de diagnóstico. Nos sistemas pré-OBDIl, os parâmetros de funcionamento disponíveis neste modo, assim como, as denominações correspondentes, variam com 0 fabricante e/ou sistema de eletrónica embarcada considerado. Já, nos sistemas que aderem ao padrão OBDII, a padronização se dá para o sistema de controle do motor. Outros sistemas de eletrónica embarcada (A/C, ABS, painel) continuam a utilizar as convenções particulares de

cada fabricante.

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Capítulo 3- SISTEMAS

DE

ELETRóNICA EMBARCADA - FUNçãO DE DIAGNóSTICO

Tomando como exemplo o sistema de controle do motor, os parâmetros apresentados podem ser classificados da seguinte forma: a) Parâmetros básicos: São os valores fundamentais que determinam o estado de funcionamento do motor: temperatura do ar admitido, temperatura do motor, posição da borboleta, pressão do coletor, massa de ar admitida, carga do motor, tempo de injeção, avanço da ignição, entre outros. b) Parâmetros de ajuste de combustível: São os denominados Ajuste de Longo Prazo (BLM de 02, pela

GM) e Ajuste de Curto Prazo (Integrador, pela GM, Fiat) c) Parâmetros de ajuste da marcha lenta Apresentam a posição da válvula ou do motor de ajuste da marcha lenta e o valor de correção de longo prazo aplicado ao dispositivo de controle.

d) Parâmetros auxiliares: Apresentam informações que complementam as anteriores como, estado da direção hidráulica, solicitação do A/C, pressão do circuito do A/C, entre outras.

Nos sistemas pré-OBDll, o número e tipo de informações apresentadas no modo contínuo é muito variável de fabricante para fabricante. Os parâmetros dos itens b) e c) fazem parte dos denominados "parâmetros adaptativos" ou "parâmetros autoadaptativos", analisados com maior detalhe nos Capítulos 4, 5 e 6. O importante a ser lembrado é que, através do modo contínuo ó possível visualizar como a UC está "enxergando", naquele momento, o funcionamento do sistema analisado, qualquer que ele seja.

Por exemplo, a comparação das informações do item a) com as reais (situação que é possível conhecer através de medições realizadas com multímetro, osciloscópio, etc) pode auxiliar de forma significativa o diagnóstico de defeitos. Na atualidade podem ser encontrados sistemas de controle do motor que permitem visualizar até 40 ou mais parâmetros de funcionamento.

•Valores Estimados Em alguns sistemas de diagnóstico, quando a unidade de comando detecta falha em certos sensores, substitui o valor errado por um outro "estimado". Neste caso, a informação apresentada no equipamento de teste não corresponde ao valor real recebido pela UC. Por exemplo, no sistema G7 (Fiat), quando é detectada falha no sensor de temperatura do motor, o valor apresentado no "scanner" é estimado, em função do tempo de funcionamento do motor e não, o valor informado pelo sensor. Neste caso, não é possível conhecer o tipo de falha (curto-circuito ou interrupção) pelo que não resta outra opção senão verificar o componente ou circuito, com multímetro ou osciloscópio.

Modo Teste de Atuador Como mencionado, este modo de diagnóstico, programado na UC, permite o acionamento dos diversos atuadores presentes no sistema de eletrónica embarcada que está sendo analisado. Por motivos de espaço e a título de exemplo, será apresentado um resumo dos testes de atuador implementados em sistemas Bosch Motronic (injeção/ignição) de controle do motor, aplicados em veículos da linha GM durante os anos 90; isto, por ser estes, bastante abrangentes tanto em número como em variedade. Espera-se, assim, auxiliar o leitor no entendimento dos testes de atuador aplicados em outras linhas de veículos. Os testes de atuador estão programados na UC pelo que devem ser ativados através do equipamento de diagnóstico. No entanto, em alguns casos, podem não ser todos eles, suportados por "scanners” de terceiros. ®

Testes de Atuador em Sistemas pré-OBDll da GM

Centelhamento da Ignição Realizado com motor parado. Durante o teste de 30 segundos, a ignição é acionada com frequência de 10Hz e duração do acionamento de 10 msec. Para uma melhor avaliação, instalar uma vela de teste.

Acionamento da Bobina 1+4 e 2+3 Com o motor parado, desligar o sensor de rotação. Conectar velas de teste, nos cilindros 1/4 ou 2/3. Durante 30 segundos, a bobina é acionada com frequência de 5 Hz e tempo de centelha de 10 ms.

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Capítulo 3 - SISTEMAS DE ELETRóNICA EMBARCADA - FUNçãO DE DIAGNóSTICO Teste do imobiiizador Teste com motor parado. Ignição desligada por pelo menos 12 segundos, antes de ligá-la novamente. Caso contrário, a UC do motor não solicitará um novo sinal ao módulo de controle do imobiiizador. Após ligar a ignição, a UC solicita "Sinal-imobilizadoT ao módulo de controle do imobiiizador e avalia o código

recebido. No fim do teste, as mensagens apresentadas podem ser:

• "Teste ok".

• "Nenhum sinal do imobiiizador": Se o módulo imobiiizador não estiver instalado. • "Teste do sinal do programa do imobiiizador": Sc a função imobiiizador não estiver ativada. • ".Nenhum sinal de teste do imobiiizador recebido": Se o módulo não recebeu o sinal do imobiiizador. • "Teste do sinal do imobiiizador recebeu sinal incorreto": Se a UC recebe sinal incorreto do imobiiizador:

> Acionamento da Válvula de Purga do Canister Com motor funcionando ou não. Durante o teste, a válvula de purga é acionada com frequência de 0,5Hz durante 30 segundos. Com motor funcionando, pode ser retirada a mangueira de conexão entre o canister e a válvula de purga. Quando a válvula abre, restringindo a mangueira é possível ouvir o ruído provocado pela aspiração do ar.

Lâmpada de Advertência Durante 30 segundos, a UC acende e apaga a lâmpada com frequência de 0,5Hz, aproximadamente. Acionamento da Válvula de Controle da Marcha Lenta Realizado com motor parado. A válvula IAC é ativada com frequência de 0,5Hz durante 30 segundos, Relê de Corte do A/C Com motor parado ou funcionando e interruptor do A/C ligado. O relê é acionado com frequência de 0,5Hz, durante 15 segundos.

> Acionamento do Ventilador do Radiador Com motor funcionando na marcha lenta. O ventilador é acionado durante 1 5 segundos.

a Modo Complementar Neste modo, os fabricantes agrupam funções de ajuste particulares a cada sistema. Por exemplo, um mesmo sistema Bosch Motronic, aplicado a veículos Fiat e GM, implementa opções de ajuste exclusivas e diferentes, em cada uma dessas linhas. A seguir, os testes do modo complementar, presentes em sistemas pré-OBDI I da linha GM, que resultam bastante ilustrativos devido à variedade de opções.

•Testes do Modo Complementar em Sistemas pré-OBDIl da GM A GM classifica os testes do Modo Complementar em:

a) Testes Gerais/Funções Adicionais b) Teste de Controle da UC c) Programação da UC

a) Testes Gerais/Funções Adicionais fr Ajuste das Células de Adaptação de Longo Prazo (Reset das células de BLM de 02 - GM)

Motor funcionando na marcha lenta. As células do BLM de 02 e o valor do Integrador de 02 são ajustados ao valor 128.

>

Ajuste da Adaptação de Longo Prazo da Marcha Lenta (Reset do BLM do IAC - GM) Motor funcionando na marcha lenta. Os valores do Integrador IAC e do BLM do IAC (IAC Controlado) são ajustados a 1 28 passos.

> Ajuste da Rotação de Marcha Lenta Motor não funcionando. A cada solicitação do scanner, a rotação e ajustada em passos de 50 RPM. Previamentc ao ajuste, executar o teste "Controle de RPM' para determinar qual a rotação mais adequada às condições do motor. O valor determinado durante o teste "Controle de RPM’ pode ser então, ajustado através da função "Ajuste da rotação dc marcha lenta". O valor ajustado será armazenado depois de desligar e ligar novamente a ignição. Aparecerá a mensagem: "atualização realizada com sucesso".

> Ajuste do Avanço da Ignição Com motor parado. Segundo a solicitação do scanner pode ser aumentado ou diminuído o avanço da ignição, de 1 passo por vez. Este ajuste pode ser utilizado para adaptar o sistema ao tipo de combustível de octanagem menor ou maior.

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Capítulo 3- SISTEMAS DE ELETRóNICA EMBARCADA - FUNçãO DE DIAGNóSTICO b) Testes de Controle da UC

> Controle dos Injetores Motor funcionando em marcha lenta, temperatura normal de operação e com todos os acessórios desligados. Durante o teste, o injetor selecionado pode ser desligado durante 3 segundos para fazer uma avaliação mecânica do motor (teste de cancelamento de cilindro). Durante a verificaçõ, o controle da rotação de marcha lenta é desativado e o avanço é fixado em, aproximadamente, 20°APMS. Ao entrar no teste, a rotação é estabilizada em aproximadamente, 1200 rpm, rotação para a qual a velocidade do motor diminui sensivelmente ao desativar um injetor. (ver Teste de Cancelamento de Cilindro em capítulo posterior) Controle de RPM (controle da rotação de marcha lenta) Com motor em funcionamento, na marcha lenta e temperatura normal. Dependendo do sistema, durante o teste, a rotação pode ser variada entre 650 e 1.700 rpm, aproximadamente. Utilizado para avaliar diversos parâmetros de funcionamento do motor para diferentes rotações. Controle do IAC (controle do regulador da marcha lenta) Com motor funcionando na marcha lenta e temperatura normal de operação. Durante o teste é possível variar a rotação de marcha lenta, ajustando o valor da abertura da válvula IAC entre 50 e 1 30 passos, aproximadamente. Esta função é utilizada para avaliar parâmetros de funcionamento do motor para uma determinada posição da IAC; isto permite a admissão de uma quantidade constante de ar. Permite, também, verificar o funcionamento da IAC. c) Programação da UC

/mobilizador Para iniciar a programação da UC no que diz respeito do código do imobilizador, a ignição deve permanecer desligada por, no mínimo, 1 2 segundos antes de iniciar a programação. Para programar a UC Motronic, deve programar-se primeiramente, o módulo do imobilizador. Se houve falha durante a programação é apresentada a mensagem: "Sinal do imobilizador não recebido".

>

Codificação da Inicialização da UC Antes da programação deve ser verificado o código da peça. Ao entrar no teste, é apresentado o código da peça que deve ser comparado com aquele da UC. A seguir é apresentada a opção de:

• Zerar a codificação de inicialização: Zera os valores básicos (valores de BLMs)

•Alterar a codificação de inicialização: Altera, seletivamente, curvas característícas do motor. Número de Identificação do Veículo

Serve para programar a UC Motronic com o número de identificação do veículo (VIN).

Conclusão O abordado neste capítulo tem por objetivo apresentar as principais opções presentes na maioria dos sistemas de eletrónica embarcada atuais, no que diz respeito às informações que podem ser acessadas pelo equipamento de diagnóstico ("scanner"). Em função da enorme quantidade de sistemas de eletrónica embarcada existente hoje no mercado, os exemplos utilizados correspondem ao sistema de controle integrado do motor, em função de ser este talvez, o que conta com o maior número de opções para o diagnóstico.

Por sua vez, dentre estes, os sistemas pré-OBDIl da GM apresentam uma variedade de informações que os configura como bastante ilustrativos para a introdução dos conceitos relacionados com o uso do scanner como ferramenta de diagnóstico. Lembrar que os recursos oferecidos na forma de informações e testes dependem do fabricante do veículo e não do equipamento utilizado. Este último, só permite o acesso às informações que foram implementadas, pelo projetista, na unidade de comando do sistema analisado. Portanto, é de fundamental importância ter acesso à descrição detalhada e correta do fabricante do veículo, de todas as informações apresentadas pelo equipamento de diagnóstico, quanto ao seu significado e faixa de variação. Especialmente, no relativo a teste de atuadores e parâmetros de funcionamento.

«-CHMAutotrônica > 14

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AJUSTE

4

COMBUSTíVEL

DE

j

Controle da Mistura e do Avanço Estratégia de Controle

ACT/IAT

O cálculo da quantidade de combustível e do avanço a serem aplicados depende, basicamente, da informação recebida dos sensores indicados na figura [la]. Nos sistemas OBDII, o Sensor de 02 pós-Catalisador é utilizado para verificar a eficiência de conversão do catalisador e para o ajuste fino da mistura. Nos sistemas com Sensor KS, a informação deste é utilizada para atrasar o ponto na presença do fenômeno de detonação.

MAF TemperaturadoArJ gargadoMotor

]ÿF

Teor da Misturai

[Garÿoÿotor T-S

Torque Aceleração

MjDetonação!

Ajuste de Combustível O Ajuste de Combustível é o mecanismo pelo qual a UC adiciona ou subtrai combustível da mistura em resposta às condições variáveis de operação do motor. Permite controlar com precisão, o teor da mistura para obter o máximo de redução nas emissões e no consumo.

''''SSL

Carga

í

ECT

iTemperatura do Motor CKP Rotação do Motor

[1a]

H02S

Ajuste da Mistura|

A quantidade de combustível injetada é proporcional ao tempo ti que o ínjetor permanece aberto. Ao tempo básico calculado, a UC aplica correções em função da temperatura e tensão de bateria, entre outras. Um outro fator de correção é o denominado "Ajuste de Combustível" Tempo de Injeção As correções são aplicadas com o objetivo de manter o motor funcionando dentro dos do de "pulso limites adequados de emissões e consumo e fazem parte do cálculo : injeção" ou "tempo de injeção" (ti). V T O valor de "ajuste de combustível" a ser aplicado tem como base, a informação na dois de parâmetros recebida do sensor H02S (pré-catalisador) e se apresenta forma de adaptação calculados pela UC;

"Ajuste de Combustível de Curto Prazo" (sigla: STFT) "Ajuste de Combustível de Longo Prazo" (sigla; LTFT)

a Tempo de Injeção - ti A estratégia geralmente utilizada na determinação do tempo de injeção se desenvolve em 3 etapas (fig.[1b]): 1. Cálculo do tempo básico de injeção: Baseado na carga e rotação do motor e no parâmetro LTFT. A carga do motor é função da massa de ar admitida, da pressão de coletor e da abertura da

borboleta. 2. Aplicação das correções dependentes do regime de funcionamento do motor. Aceleração, desaceleraçâo, plena carga, aquecimento. As correções têm por base as informações dos sensores ECT, ACT, TPS e H02S. Este último determina o ajuste de curto prazo (STFT) que será aplicado.

3. Aplicação de correção por "tensão de bateria": Representa o ajuste final e reflete as variações no tempo de abertura mecânica do injetor, devidas às variações da tensão de bateria.

Determinação do Tempo de injeção} Fase Carga r (MAF - MAR)

>

(CKP>

>

Temp° Básico de Injeção

LTFT Temp, do Ar (IAT-ACT) Correção por Temp, do Motor Condição de (ECT) Operação Pos. da Borboleta (TPS) STFT h (H02S) K

.>

Fase

>

© Fase

@

[1b]

Para maiores detalhes sobre a correção por “tensão de bateria", pode ser consultado (entre outros) o livro "Controle Integrado do Motor", do mesmo autor.

Humberto José Manavella - HM Autotrônica

15

Capítulo 4 - AJUSTE DE COMBUSTíVEL

-Parâmetros de Ajuste de Combustível ou deControle da Mistura A análise dos parâmetros de ajuste de curto prazo e de longo prazo é de fundamental importância, tanto na avaliação de desempenho como no diagnóstico de falhas. Através destes é possível avaliar a estratégia de adaptação utilizada pela UC no controle da mistura. Devido a que estes parâmetros resultam de cálculos internos, os seus valores somente podem ser recuperados através do equipamento de diagnóstico, no Modo Contínuo. O ajuste de combustível de curto prazo (STFT) depende diretamente da informação recebida do sensor de O2. É um fator que varia rapidamente e afeta 0 tempo de injeção somente, no funcionamento em malha fechada. É utilizado pela UC para provocar a comutação da sonda Lambda. Ou seja, durante 0 funcionamento em malha fechada, quando a sonda indica condição de empobrecimento, o valor de STFT é aumentado; quando a sonda indica condição de enriquecimento, é diminuído. O ajuste combustível de longo prazo (LTFT) resulta da adaptação ou "aprendizado" realizado pela UC, e leva em consideração 0 desgaste natural do motor, a modificação de suas características no tempo e tolerâncias de fabricação de componentes mecânicos e elétricos. Este parâmetro se modifica lentamente. Depende indiretamente da informação recebida do sensor de 02 e basicamente, reflete a tendência de variação do parâmetro STFT.

Resumindo: O parâmetro LTFT reflete a tendência do ajuste de combustível ao longo do tempo, enquanto o parâmetro STFT é uma resposta imediata ao sinal do sensor de O2

A estratégia mais utilizada é a aplicação de STFT e LTFT de forma sucessiva; ou seja, 0 valor total de correção, utilizado no cálculo do tempo de injeção, resulta de uma ação multiplicativa dos referidos valores.

Denominações e Valores Inicialmente e até 0 fim dos anos '90, os parâmetros de ajuste de combustível eram apresentados em "passos" (ou contas), pela quase totalidade dos fabricantes. Uma exceção foi a Ford, que utilizou

Quando expresso em passos, 0 intervalo de valores utilizado é de 0 a 255 passos. O valor "128 passos" indica correção 0%. O valor "255 passos", correção de +100% e 0 valor ”0 passos", correção de -100%.

.....

Quando expresso em porcentagem, o intervalo de valores utilizado é de -100% a +100%. O valor " 0%" indica que não há correção. Esta é 0 formato utilizado no padrão OBDII. Conversão [%++ Passos] n empobrecimento 179 205

167

I

191

I

I

230

218

255

242

| 10% | 30% | 50% | 70% | 90%

0%

o

20%

sem correção

40% 60% 80%

100%

]Â

A figura apresenta o gráfico de equivalência entre valores em porcentagem e valores em "passos" ou "contas" e auxilia na conversão dos valores apresentados nos equipamentos de diagnóstico.

Parâmetros de Ajuste em Sistemas pré-OBDIl Os parâmetros de ajuste de combustível nos sistemas pré-OBDIl receberam diversas denominações, todas elas, particulares a cada fabricante. Por exemplo, a GM utilizou as denominações BLM de 02' para o ajuste de longo prazo e "Integrador1' para o ajuste de curto prazo. Esta última também, utilizada pela Fiat. Na linha VW as denominações variam de acordo com o veículo e o sistema de injeção aplicado. Assim, no sistema M1.2.3 (Golf) são utilizados: "Regulagem da Mistura (%)" para o ajuste de longo prazo e "Fator Lambda" para indicar qual o valor de Lambda que a UC utiliza naquele momento.

Em outras aplicações a VW utiliza as denominações:

•Fator Adaptativo Aditivo: Para indicar o ajuste de curto prazo para marcha lenta. •Fator Adaptativo Integral: Para indicar o ajuste de longo prazo (aprendizado) para cargas parciais.

•Fator Adaptativo Multiplicador: Para indicar o ajuste de longo prazo (aprendizado). 16

Humberto José Manave!la - HM Autotrônica

Capítulo 4 - AJUSTE DE COMBUSTíVEL Na linha Peugeot/Citroèn as denominações encontradas são (para diferentes aplicações):

•Ajuste Lambda: Para o ajuste de curto prazo Lambda de Marcha Lenta: Para o ajuste de longo prazo em marcha lenta Lambda Médio: Para ajuste de longo prazo em carga parcial 9 Regulagem ou Correção da Mistura: Para ajuste de curto prazo 8 Adaptação Lambda Carga Baixa, Media, Alta: Para ajuste de longo prazo nos diversos regimes. 8 Adaptação da Mistura cm Carga: Para ajuste de longo prazo com motor fora da marcha lenta. 8 Adaptação da Mistura em Marcha Lenta: Para ajuste de longo prazo com motor em marcha lenta. 9

8

Como se observa, a diversidade de denominações, juntarnente à falta de padronização numa mesma linha de veículos e isto, associado a descrições ambíguas na documentação do fabricante, são fatores que dificultam a interpretação dos valores e, consequentemente, o resultado do diagnóstico.

Parâmetros de Ajuste em Sistemas OBDII Nos sistemas OBDII, as siglas que identificam os parâmetros de ajuste de combustível são: STFT ou SFT (do inglês: "Short Term Fuel Trim"): "Ajuste de Combustível de Curto Prazo" LTFT ou LFT (do inglês: "Long Term Fuel Trim"): "Ajuste de Combustível de Longo Prazo" Na análise a seguir será adotada indistintamente, a notação em passos ou em porcentagem.

Âjyste (adaptação)

dèComhustível de Gurto Prazo - STFT!

O STFT é um fator multiplicativo aplicado ao cálculo do tempo de injeção, durante o funcionamento em malha fechada Como mencionado, reflete uma resposta ' rápida" da UC, à informação recebida da sonda Lambda; a sua aplicação resulta na correção imediata do tempo de injeção no sentido oposto à indicação da sonda.

Características Relevantes A UC modifica o valor do STFT a cada ciclo para compensar a indicação enviada pela sonda Lambda.

O STFT ó um ajuste "não aprendido", ou seja, não depende de variações ao longo do tempo. O seu valor não é memorizado; é apagado assim que é desligado o motor.

> STFT = 1 28 (0%): Significa que não é aplicada nenhuma correção ao tempo de injeção. > STFT superior a 128 (0%) : Indica que a correção aplicada aumenta o ti (enriquecimento da mistura). STFT inferior a 128 (0%): Indica que a correção aplicada diminui o ti (empobrecimento da mistura). A figura [4] apresenta a sequência de ações que afetam o teor da mistura quando o sensor de 02 pré-catalisador tem "autoridade", ou seja, quando sistema opera em circuito fechado.

Após a partida, e assim que 0 sistema passa a funcionar em malha fechada, 0 STFT aplicado no cálculo do ti é 128 (0%). A seguir, a UC incrementa o STFT (adiciona combustível) ou 0 diminui (subtrai combustível) com 0 objetivo de provocar a mudança de estado da sonda já que, ao entrar em funcionamento, esta pode encontrar uma condição de mistura rica ou pobre. 9

9

Se a sonda indica condição de mistura rica ([a]; [b]), a UC reduz o valor de STFT com o objetivo de diminuir o pulso de injeção ([c]), tornando a mistura, mais pobre no próximo ciclo.

Sc a sonda informa que a mistura admitida é

pobre ([d]; (ej), a UC incrementa

0 valor de STFT, que resultará no aumento do tempo de

.ÿmistura pobrèjÿ excesso de 02

'Lno escapamentcj, UC empobrece a mistura; diminui 0 ti

[c]

[e]

sonda lambda\\ indica ) ) [b] 0,9 V aproxine//

[f]

sonda lambda indica 0,2 V aproxim,

V

_

UC enriquece a mistura; aumenta 0 ti

[a] mistura rica; falta de 02 no

escapamento

injeção ti ([f]), tornando a mistura mais rica no próximo ciclo.

D

[d]

| ti: tempo deinjeçâoj [4]

Este processo se repete enquanto 0 sistema funciona em malha fechada.

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17

Capítulo 4 - AJUSTE

DE

COMBUSTíVEL

Afigura [5a] mostra a tela de um scanner com os valores dos parâmetros "Tensão da Sonda" (H02S) e "STFT graficados durante 8 segundos e que exemplifica a sequência apresentada acima.

Quando em circuito aberto (malha aberta), sem levar em consideração a informação do sensor de 02, 0 STFT é 1 28 (0%), ou seja, a UC não aplica nenhuma correção de curto prazo. Esta situação transitória, de funcionamento em malha aberta, apresenta-se durante as seguintes fases:

•Enriquecimento

na aceleração e em plena carga. Geralmente, a potência máxima é obtida com 5% de enriquecimento.

•Empobrecimento na desaceleração. •Enriquecimento na marcha lenta, quando é ligado o A/C, e antes da compensação efetuada através do dispositivo de controle da marcha lenta; isto propicia uma "antecipação"já

que, geralmente, resulta mais rápido ajustar a mistura que acionar 0 dispositivo de controle da marcha lenta.

•Compensação

da marcha lenta, quando a transmissão automática passa de P/N para D ou R.

I

H02S 1í

0.9

0.5 -

0.1

[%1 20 10

I

=

1

-10 -20

4 0 2 0 sistema passa a funcionar novamente, em malha fechada, 0 valor do ajuste poderá ser modificado de 1 28 (durante [5a] a situação transitória) para um valor maior (enriquecimento) ou menor (empobrecimento) dependendo da informação recebida do sensor naquele momento.

Quando

6

8

Como a UC modifica o valor do ajuste a cada ciclo de injeção, o valor visualizado no scanner, durante o funcionamento normal, em circuito fechado, 0 STFT oscila rapidamente (1 a 2 vezes por segundo) de 8 a 10 passos (+/-5%), em torno do valor 1 28 (0%). Em alguns casos, só é apresentado 0 valor médio do parâmetro. A oscilação em torno de um valor diferente de 1 28, é indicação de que 0 sistema está se afastando das condições ideais. Persistindo esta situação por alguns segundos, afetará 0 valor do LTFT.

_ Ajuste de Combustível de Longo Prazo - LTFT Os valores de LTFT são armazenados na memória da UC, em um conjunto de células, formando uma tabela ou "mapa", como mostra a figura [5b], O valor de LTFT armazenado em cada célula, é função da rotação e carga do motor. Para cada faixa de rotação e carga existe um valor de ajuste LTFT.

São os denominados valores ou parâmetros adaptativos", que indicam a correção de longo prazo a ser aplicada naquelas condições de funcionamento. O exemplo corresponde a uma configuração com 16 células. Aquela da marcha lenta depende só da rotação e independe da carga aplicada. Para mais detalhes, ver adiante, 0 item "Ajuste de Combustível - Linha GM'

IÍÊZZÍ.. Circuito de Entrada/Saída i Unidade de

l2

Mapa de Comando (( "r Microprocessador \ Ajuste de memorial Combustível o

i?

s

Célula 11

Célula 12

Célula 13

Célula 14

Célula 15

Célula 6

Célula 7

Célula 8

Célula 9

Célula 10

Célula

Célula 2

Célula 3

Célula

Célula 5

3

I

RJ

O

l

1

Inicialmente, todas as células do mapa de LTFT contêm 0 valor 128 (0%) de correção. Ao longo do tempo e em função do "aprendizado", os valores de correção vão se atualizando com base no valor do STFT

4

Célula 0

Rotação

[5b]

Os sistemas atuais possuem "mapas" com até 160 células. Entre 4 e 6 células são reservadas para a condição de marcha lenta e que levam em consideração 0 estado do A/C e da transmissão automática. Por exemplo, uma célula para marcha lenta e transmissão em neutro; outra para marcha lenta e transmissão em "drive"; outra para marcha lenta eA/C operando.

18

Humberto José Manavella - HM Autotrônica

Capítulo 4 - AJUSTE

DE

COMBUSTíVEL

Características Relevantes O ajuste de longo prazo indica uma "tendência na operação do sistema de combustível. É uma resposta lenta", às variações do Lambda da mistura, ao longo do tempo. A UC atualiza ou "aprende" o valor deste parâmetro, com base no valor médio em torno do qual oscila o STFT Ao igual que o STFT, o LTFT é um fator multiplicativo aplicado ao tempo de injeção.

> Na maioria dos casos, são necessários de 20 a 30 segundos para que a unidade de comando "aprenda" novas condições de funcionamento, e como resultado disso, modifique o valor do LTFT

> Os valores " aprendidos" são armazenados na célula do mapa, correspondente às condições de rotação e carga em que se encontra o motor. O mapa só é atualizado quando o sistema funciona em malha fechada. A correção de longo prazo (LTFT) é aplicada, a cada ciclo de injeção, tanto em malha fechada como em malha aberta. É um "multiplicador final" aplicado no cálculo do tempo básico de injeção. LTFT = 1 28 (0%): Indica que não é aplicada nenhuma correção decorrente do aprendizado. LTFT superior a 128: Indica que a correção aumenta do tempo de injeção (enriquecimento da mistura). LTFT inferior a 1 28: Indica que a correção diminui o tempo de injeção (empobrecimento da mistura).

A diferença entre o STFT e o LTFT reside em que este último se modifica de forma muito mais lenta, em função de uma oscilação persistente de STFT, em torno de um valor diferente de 1 28 (0%). Assim, se para uma determinada condição de carga e rotação, o STFT estiver oscilando em torno de um valor acima de 128, o LTFT será incrementado até que o STFT volte a oscilar em torno de 1 28 passos.

A figura [5c] mostra a tela de um scanner com os valores dos parâmetros "Sinal 02" (sonda Lambda convencional), "LTFT" e "STFT" graficados durante 10 segundos e que exemplifica a sequência apresentada acima.

Observar que, perante uma situação de mistura pobre, indicada pela tensão Lambda menor que 0,2V (1), durante algun segundos, a UC aumenta 0 valor do STFT até conseguir a comutação da sonda.

1[V] I I®

{%]

Sinal 02

íHí 1

STFT

Ifc

-5&

10.6 5

-10:

!Oá

1

LTFT

O

0,0

2

2

(+10

4

-STFT (Integrador)

6

8

+5h-

.?!

-10j 3 10 [Seg]

LTFT (BLM deQ2)j

•

[5c]

A partir desse ponto e por aproximadamente, 5 segundos, 0 sistema ajusta 0 valor do LTFT de forma tal a permitir que 0 STFT oscile em torno de 0%, mantendo a sonda comutando com frequência apropriada (2). No entanto, no final do período amostrado pode-se observar que 0 STFT aumenta ainda mais para compensar uma nova indicação de mistura pobre (3), Lentamente, 0 LTFT continua a ser incrementado com 0 objetivo dc que o STFT volte a oscilar em torno de 128 passos (0%). No caso do exemplo, o processo de ajuste de LTFT e STFT continuará:

•Enquanto permanecer a causa que provoca o empobrecimento paulatino da mistura. •Os referidos parâmetros não atinjam o limite de adaptação. O gráfico corresponde a um sistema com sensor MAF no qual foram provocados vazamentos intencionais de vácuo em [1] e [3] com 0 objetivo de ilustrar 0 processo de adaptação e aprendizado dos parâmetros de ajuste dc combustível. São esses vazamentos, a causa da indicação de mistura pobre em [1] e [3],

Para apresentar 0 conceito de ajuste de combustível foram utilizados exemplos de sistemas equipados com sensor de 02 convencional, de zireônio. No entanto, 0 mesmo pode ser aplicado a sistemas com sensor de Relação Ar/Combustível ou sensor de 02 de Banda Larga (ver adiante). Para uma descrição detalhada do funcionamento dos sensores de oxigénio e de relação ar/combustível, ver o capítulo 24.

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Capítulo 4 - AJUSTE DE COMBUSTíVEL Controie da Mistura A figura [6] mostra como se processa o controle da mistura, em malha fechada, em função da informação da sonda e dos valores calculados de STFT e LTFT. Ilustra, de forma esquemática, o sinal da sonda Lambda e a variação dos valores calculados dos parâmetros de ajuste. Inicialmente, até o ponto 1, o valor de STFT oscila em torno de 128 (0%), em resposta ao sinal da sonda. A UC reage modificando o valor de STFT no sentido de aumentar o tempo de injeção quando a sonda indica mistura pobre e diminuí-lo, quando indica

Sonda Lambda índica 0,9V aproxim.

Sonda Lambda

indica 0,2V apr oxim.

Sinal da SondaX 138

diminui o valor de

enriquece a -- UC mistura; aumenta

135 - -

STFT em função do aumento de LTFT

o tempo de injeção

STFT 131

Integrador

128

123

LTFT

BLM de 02

135

128

«N»

0,

\

N

s

B

A

[6] mistura rica. Reparar que sendo LTFT igual a 128 passos (0%), nenhuma correção de longo prazo é aplicada nesse momento. Durante o período A, a sonda só reage ao aumento do tempo de injeção, indicando mistura rica, quando a correção do STFT, com valores crescentes, atinge 138 passos (+8%). Ou seja, só nesse instante, o sinal da sonda muda de estado, indicando condição de mistura rica. Esta variação de STFT no sentido de compensar a indicação do sensor de 02, pode dever-se a alguma modificação nas condições de funcionamento ou de desgaste do motor. A partir deste ponto, e para manter o teor da mistura no nível desejado, 0 STFT oscila em torno de 135 passos. Em função de que esta situação permanece por um período de tempo (até o ponto 2), a UC " aprende" o novo valor de correção para LTFT, que passa de 1 28 a 1 35 passos (ponto 3). Como resultado deste "aprendizado" do LTFT, (período B) o STFT volta a oscilar em torno de 1 28.

® Exemplo Para exemplificar a relação entre os ajustes STFT e LTFT, a figura [7] apresenta (de forma gráfica) os valores desses parâmetros obtidos por um scanner e visualizados na tela de um PC. O motor está, inicialmente, na marcha lenta e funcionando em malha fechada, ou seja, sob ” autoridade" do sensor de O2. A onda do parâmetro STFT oscila, em torno do valor 0%.

O parâmetro LTFT está estável, em um valor de ajuste de -6% indicando uma condição de mistura levemente rica. No instante A foi desconectada uma mangueira de uma tomada de vácuo de 5mm de diâmetro (ponto [X] da fig.[7a]).

Jjj B

14 12

-

C

10

8

A

*/

m -4

D

/

20 30 40 50 60 70 80 90 100 [S]

-STFTPÿ LTFT

[7] ao hidrovácuo

X

o MÂF

1

[7a]

A partir desse instante, o STFT sobe para +12% (ponto B), provocando o enriquecimento necessário para compensar a entrada de ar falso que tende a empobrecer a mistura. Observar que o LTFT responde ("aprende"), em aproximadamente 20 segundos, aumentando seu valor até +7% (instante C) o que leva o STFT a oscilar novamente, em torno de 0% de correção (instante D). Assim, para compensar a variação do STFT, o LTFT teve que variar na mesma proporção, de -6% a +7%, que resulta em uma variação total de 13%, aproximadamente.

Reparar que o gráfico mostra os valores obtidos pelo scanner e não por um osciloscópio. Também, reparar que o gráfico apresenta a variação no tempo, de STFT e não, o sinal do sensor de 02.

20

Humberto José Manavelia - HM Autotrônica

Capítulo 4 - AJUSTE

COMBUSTíVEL

DE

a Limites de Adaptaçao Os parâmetros de ajuste de combustível conseguem compensar condições de mistura rica ou pobre até certo limite denominado "Limite Adaptativo". A UC monitora constantemente ambos os parâmetros de ajuste para verificar o correto funcionamento do sistema. O LTFT será afetado na medida em que a correção do STFT se afaste persistentemente, do valor 1 28 (0%). O tempo de " aprendizado" de LTFT depende do sistema analisado, mas geralmente, está em torno de 10 a 20

segundos.

Quando o valor combinado de ambos os parâmetros (LTFT + STFT) excede o limite de adaptação permitido, a UC grava o código de falha correspondente e o sistema passa a funcionar em malha aberta Dependendo do sistema, este limite de correção está geralmente, entre +1-25% e +/- 35%. Em passos: entre 85/95 e 155/165. Para o parâmetro LTFT, o limite máximo de adaptação está, geralmente, em torno de +/- 25% e a faixa normal de operação é de aproximadamente, +/-10% em torno de 0%. Em passos, os valores considerados normais estão geralmente, entre 110 c 140.

> Oscilações de STFT com amplitudes superiores a

8% (10 passos) são indicação de sonda com resposta lenta, como mostra a tela do scanner (fig.[8]). Observar a variação de 9% no valor do STFT.

Scanner PC STFT 6 +7,8%*"$ 7 6

L

5

[%]* 2

1 0 -1

[8]

Deve ser salientado que os valores acima são aproximados. Geralmente, quando fora da faixa mencionada, apontam para problemas de dirigibilidade ou de consumo, relacionados com a alimentação de combustível (injetores, pressão), entrada de ar falso (vazamento) ou com os sensores MAP ou MAF.

Importante Reparar que os parâmetros de ajuste afetam diretamente o tempo de injeção e não necessariamente implicam, sempre, no enriquecimento ou empobrecimento excessivo da mistura. Assim, um alto valor de LTFT, não significa necessariamente, a injeção de mais combustível e sim, que o pulso é aumentado para injetar a quantidade requerida pelas condições de funcionamento. Por exemplo, com pressão baixa de combustível, o tempo de injeção deverá ser aumentado para fornecer a quantidade requerida nessa situação. Este aumento no tempo de injeção resulta do aumento no valor do parâmetro LTFT o que, por sua vez, se modifica em função da informação do sensor de oxigénio. Na realidade, não houve aumento na quantidade de combustível. Simplesmente, o valor de ajuste aumentou e com isto, também o tempo de injeção, para compensar a situação de empobrecimento.

•",Autoridade" do Sensor de Oxigénio Uma consideração muito importante é que, quando a ação da UC resulta do mesmo sentido que a informação da sonda, esta última não tem "autoridade" no controle da mistura. Por exemplo, se o BLM de 02 (LTFT) indica correção no sentido do empobrecimento (BLM < 128 ou LTFT < 0%) e a sonda informa condição de mistura pobre constante (sinal da sonda < 450 mV), significa que, nessa situação, a UC não leva em consideração a informação do sensor de O2 para 0 ajuste da mistura e como consequência disto, conclui-se que a ação da UC, depende da informação de um outro sensor com "autoridade" maior que a da sonda. Se assim não fosse, o esperado seria que, perante o excesso de O2 nos gases de escape, a UC comandase 0 enriquecimento da mistura (BLM > 128 ou LTFT > 0%). Cabe salientar que a autoridade que lhe é conferida ao sensor de O2 é limitada. Se tivesse autoridade absoluta em qualquer circunstância, um sensor defeituoso, indicando mistura pobre constante poderia provocar o aumento da quantidade injetada até limites extremos: "afogar" 0 motor ou provocar uma condição de calço hidráulico.

Quando excedido 0 limite, 0 sensor perde a autoridade sobre 0 controle da mistura e a sua informação não mais é utilizada para ajustar 0 tempo de injeção. Por exemplo, muitos sistemas têm um tempo de injeção na marcha lenta, da ordem de 2 a 3mS. Assim que os injetores vão se entupindo, 0 tempo de injeção é aumentado para compensar a indicação da sonda que, nessa situação, seria de mistura pobre. Em caso extremo, e para manter a condição de mistura estequiométrica, 0 tempo pode chegar a 5mS ou 6mS. A partir deste ponto, e persistindo 0 defeito, a UC não consegue compensar; a sonda perde a "autoridade'' e 0 sistema passa a trabalhar pobre e em malha aberta. No entanto, dependendo do tipo de motor e da estratégia utilizada, o tempo de injeção pode chegar a 10ms ou 12mS para responder a solicitações severas em transitórios de aceleração.

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Capítulo 4 - AJUSTE DE COMBUSTíVEL

•Exemplo A título ilustrativo, a figura mostra telas de equipamento de teste obtidas em veículos com sistema OBDII.

MOdo Continuo VSS RPM

86 km/h 2300 rpm

TPS

14,5%

MAF 21,7 g/seg Carga . . . .20%

Estado. . .Fechado STFT 4,8% LTFT 20%

[a]

Modo Continuo VSS RPM

85 km/h 2350 rpm

TP3

2,3%

MAF. . Carga

Estado. STFT LTFT

..

Modo Continuo RPM

60 km/h 2000 rpm

TPS

18%

VSS

MAF. . Carga

6,3 g/seg 5,4% .Fechado -7,8% -25%

11,4 g/seg 15% Estado ....Fechado 10% STFT LTFT

[b]

-2%

[C]

[a] A UC está respondendo a uma condição de mistura pobre, com o parâmetro LTFT no limite de adaptação e próximo de provocar a gravação de falha. O parâmetro STFT oscila em torno de um valor instantâneo de correção de 5% para manter a mistura adequada às condições de funcionamento. [b] Condição de mistura excessiva mente rica, com o LTFT corrigindo a mistura em -25%. Possivelmente, o código de falha correspondente esteja já, gravado na memória.

[c] Condição normal com um valor baixo de ajuste de longo prazo. Resulta normal, o parâmetro STFT corrigir, instantaneamente, em até +/- 20% para adequar a mistura à condição de funcionamento.

Dependendo do defeito, problemas no ajuste de combustível não resultarão na gravação de código. Por exemplo, perante uma falha na sonda, a UC gravará o código correspondente a este sensor. Neste caso, muito possivelmente, o sistema de ajuste de combustívelpoderá ultrapassar o limite de adaptação; no entanto, não haverá gravação de um código adicional, devido a que a verificação do Ajuste de Combustível não será ralizada até que seja corrigido o defeito provocado pela sonda.

-

Ajuste de Combustível Linha GM

_

A seguir, à análise do processo de ajuste de combustível, será com base na estrutura de parâmetros dos sistemas pré-OBDIl da GM. Isto, como recurso ilustrativo de aplicação ao diagnóstico. O resto dos fabricantes oferece características semelhantes diferindo somente, em número e denominação dos parâmetros. É recomendável, portanto, consultar a informação do fabricante, com o objetivo de identificar as denominações utilizadas e os valores limites. Numa obra como a presente, seria impossível abordar tais detalhes para os diversos sistemas presentes no mercado. Reparar, por exemplo, que ainda nos modelos da GM, os valores limites assim como as denominações utilizadas, variam segundo o tipo do motor e/ou modelo de veículo.

Como mencionado, para avaliar o desempenho da função de ajuste combustível, os sistemas Multec e Motronic utilizados nos veículos GM pré-OBDIl, resultam muito apropriados para a apresentação e entendimento dos conceitos correspondentes.

Fara outros casos específicos, o leitor pode consultar os manuais de diagnóstico do fabricante do veículo, do fabricante do equipamento de teste ("scanner") ou publicações especializadas cujos anúncios aparecem emjornais dirigidos ao setor da reparação automotiva como, por exemplo, Oficina Brasil. Os sistemas de diagnóstico de veículos GM, disponibilizam, através do scanner, alguns dos seguintes parâmetros relacionados corn o ajuste de combustível:

•Integrador de 02 ou ajuste de curto prazo (STFT) •BLM de O2 para marcha lenta ou ajuste de longo prazo para marcha lenta (LTFT).

•BLM de O2 para carga parcial ou ajuste de longo prazo para carga parcial (LTFT). •Circuito do sensor de O2: Indica 0 estado; malha aberta ou malha fechada.

•Sinal da sonda Lambda: Tensão do sinal do sensor de O2.

No caso de sistemas mais antigos, os valores dos 3 primeiros são apresentados em "passos". Já para sistemas atuais é utilizado "%".

22

Humberto José Manavella - HM Autotrônica

Capítulo 4 - AJUSTE

DE

COMBUSTíVEL

Parâmetros da Função de Controle da Mistura Nos veículos GM com sistemas pré-OBDIl, o parâmetro de ajuste de curto prazo, equivalente ao STFT, é denominado "Integrador“ e o de longo prazo, BLM de 02, este ultimo equivalente ao LTFT

•Parâmetros BLM (ajustes de longo prazo) da Linha GM Em inglês, a sigla BLM pode ter dois significados: a) "Block Learn Mode" (Modo de aprendizado em bloco). Neste caso, a sigla identifica o modo de operação, com o qual, a unidade de comando, "aprende" e se adapta às condições de funcionamento do motor, através da acumulação de valores de correção de longo prazo que são utilizados para formar um valor de correção firial, denominado de BLM de 02. b) "Block Learn Memory" (Memória de aprendizado em bloco). Neste caso, a sigla identifica uma tabela na memória da UC onde são armazenados os valores de correção obtidos durante o funcionamento no Modo de Aprendizado em Bloco. Está organizada em células, cada uma das quais armazena o valor dc ajuste para uma determinada faixa de rotação e carga.

A utilização dos parâmetros BLM de Oze Integrador, no controle da mistura, é similar àquela descrita em itens anteriores deste capítulo, para os parâmetros LTFT e STFT. Ou seja:

O parâmetro BLM de 02 reflete os desvios verificados, com relação à mistura ideal, ao longo do tempo. Estes valores são "aprendidos" pela UC, e gravados na célula correspondente da "memória de aprendizado em bloco' (ver adiante), durante a operação em malha fechada.

> O parâmetro integrador reflete a reação imediata ao sinal do sensor de 02. Ou seja, durante o funcionamento em malha fechada, se a relação ar/combustível for pobre, o Integrador e 0 tempo de injeção serão aumentados até que a indicação recebida da sonda seja a de mistura rica. A partir desse instante, 0 Integrador e o tempo de injeção serão diminuídos até que a sonda indique mistura pobre,

Células do Ajuste de Longo Prazo Uma tabela na memória armazena os valores de BLM (LTFT) para varias condições de carga e rotação do motor. Em cada célula da tabela, a UC grava o valor de ajuste que representa a correção de longo prazo do tempo de injeção para as condições de carga e rotação do motor associadas à célula. A título de exemplo, a figura ao lado mostra uma configuração com 16 células. Um valor igual a 128, armazenado numa determinada célula de BLM, indica que não deve ser aplicado nenhum ajuste de longo prazo para aquela condição de rotação e carga do motor.

Um valor mais alto significa que a UC detectou, por alguns segundos, uma condição de escapamento "pobre", para aquele regime do motor, e deve aumentar 0 tempo de injeção para compensar.

Rotação do Motor

Carga do Motor

carga alta 80 kPa

carga média 60 kPa

carga baixa 40 kPa

1200 rpm

2000 rpm

2800 rpm

4400 rpm

6000 rpm

Célula 11

Célula 12

Célula 13

Célula 14

Célula 15

Célula 6

Célula 7

Célula 8

Célula 9

Célula 10

Célula 1

Célula 2

Célula 3

Célula 4

Célula 5

Inversamente, um valor menor que 128

Célula 0 (célula de marcha lenta)

indica que a UC identificou uma condição prolongada de escapamento "rico" c está empobrecendo a mistura.

Mapa de BLM de 02

A carga do motor é determinada pelo valor da pressão absoluta de coletor, pela abertura da borboleta ou pela massa de ar admitida. Geralmente, uma faixa normal de variação dos valores de ajuste de longo prazo é de 118 a 138 (128 ± 10). Na

linha GM, na maior parte dois casos, os limites máximos de variação são: 95 (-25%) como mínimo e 1 60 (+25%). Ultrapassados esses limites, um código de falha é gravado na memória,

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23

Capítulo 4 - AJUSTE

DE

COMBUSTíVEL

n Cancelamento das Células de Ajuste de Longo Prazo Por "cancelamento" entende-se a operação pela qual, quando solicitado através do scanner, a UC ajusta o conteúdo das células ao valor inicial de 1 28 passos. Em sistemas OBDII o valor ajustado é 0%. Nos sistemas mais antigos, com UCs com memória RAM volátil, todas as células são ajustadas ao valor 128 após a interrupção da alimentação. Desta forma, é eliminado todo o aprendizado realizado pela UC. Nos veículos da GM, por exemplo, a operação de cancelamento é realizada através do modo complementar "BLM Reset' ou "Ajuste de BLM', que grava o valor 1 28 nas células. Se o sistema utiliza memória RAM do tipo EEPROM (não volátil), como é o caso dos sistemas mais modernos, a única forma de ” zerar" ou "cancelai as células, é através do equipamento de teste.

A troca de algum componente defeituoso (sensor MAF, por exemplo) que afeta o ajuste de combustível de longo prazo, sem "zerar" ou "cancelar” as células, pode provocar um funcionamento pior que aquele anterior à troca. Isto devido a que a unidade de comando continuará a utilizar o ajuste "aprendido" com o componente defeituoso. No entanto, após alguns segundos ou em alguns casos, minutos, o sistema "aprenderá" os novos valores de correção.

Sensores de Relação

Ar/ Combustível

Em motores com "queima de mistura pobre' são utilizados Sensores de Relação Ar/Combustívef (também denominados Sensores de 02 de Banda Larga") na posição pré-catalisador. O sensor pós-catalisador continua a ser uma sonda Lambda convencional.

Em função da linearidade na resposta do sensor de banda larga, numa ampla faixa de relação ar/combustível, a UC não precisa do mecanismo de variação cíclica do teor da mistura para mantê-la no valor estequiométrico. Portanto, o sinal do sensor de relação não apresenta a oscilação entre 0,2V e 0,8V, característica do sensor de 02 convencional, quando este detém a "autoridade" no controle da mistura. Como consequência, o parâmetro STFT não oscilará em torno do valor instantâneo de ajuste. Para uma descrição detalhada do funcionamento dos sensores de relação ar/combustível, ver adiante, o capítulo 24.

Nos sistemas com sensor de relaçao, os parâmetros de ajuste mencionados (STFT; LTFT) são complementados com os seguintes: Relação de Equivalência: É o valor do fator Lambda que está sendo considerado pela UC em função da informação recebida do sensor de relação.

Relação de Equivalência Comandada È o valor do fator Lambda determinado pela UC e que corresponde ao mais apropriado às condições de funcionamento naquele momento.

Em condições de funcionamento normal, os valores destes parâmetros devem ser similares, havendo diferença só nos transitórios; de aceleração, por exemplo. Os casos em que há discrepância constante são indicação de

anomalia. Como exemplo da operação dos parâmetros de ajuste de combustível em sistemas que utilizam sensor de relação no lugar de sonda Lambda, a figura [10] mostra a tela de um scanner (sistema da Honda) com os parâmetros do modo contínuo:

> H02S: Relação ar/combustível real informada pelo sensor de relação. A/F Estado: Indica o estado do sistema de ajuste de combustível (malha aberta ou fechada). A/F Comandada Indica a relação ar/combustível calculada pela UC, para as condições de funcionamento do motor, naquele momento.

No exemplo, as denominações são aquelas particulares ao fabricante, utilizadas no modo proprietário. Através de fatores de conversão, os parâmetros acima se correspondem com aqueles padronizados na norma OBDII, da seguinte forma:

•H02S com o parâmetro Relação de Equivalência.

•A/F Comandada com o parâmetro Relação de Equivalência Comandada.

I»—| Rotação VSS ECT. ACT. MAR BARO TPS H02S A/F Comandado A/F Estado „ BAT.

2500 rpm 61 KMH

0.53V 1.25V 1.97V 2.83V 1.54V 22.1 A/F 21.9 A/F

...

I

I I I I

|

Fechado 1 13.8V

J

[10]

24

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Capítulo 4 - AJUSTE

DE

COMBUSTíVEL

Basicamente, a estratégia de ajuste da mistura, utilizada com estes sensores, é a seguinte: 1. A UC calcula qual a relação ar/combustível mais adequada para as condições de funcionamento do motor, representada na tela da figura [10], pelo parâmetro "A/F Comandada1 2. Continuamente, o sensor informa qual a relação ar/combustível da mistura admitida. É o parâmetro

H02S na figura.

3. Baseada nesta informação, a UC corrige a mistura no sentido de atingir o valor "comandado".

Deve ser salientado que as informações mostradas no scanner do exemplo, relacionadas com o ajuste de combustível, só são conclusivas em motores a gasolina, já que a relação ar/combustível (A/F) depende do combustível utilizado. Assim, um valor de 22:1 identifica teores de mistura bem diferentes quando se considera o combustível utilizado: Gasolina pura Relação igual a 22:1 resulta num fator Lambda igual a 1 .5, característica de mistura muito pobre.

>

Álcool hidratado puro Relação igual a 22:1 resulta num fator Lambda igual a 2.6, característica de mistura extremamente pobre,

O importante a salientar é que a informação deste sensor influencia os parâmetros de ajuste de combustível da mesma forma que a sonda Lambda. Portanto, são válidas todas as considerações, apresentadas antcriormentc para o caso de sistemas com sensor de 02 convencionai. O sinal do sensor de relação pode ser perturbado, da mesma forma que aquele da sonda Lambda, por vazamento no escapamento, antes do sensor ou por falhas de combustão e a sua informação influencia os parâmetros de ajuste de combustível da mesma forma que a sonda Lambda. Portanto, são válidas todas as considerações apresentadas anteriormente para 0 caso de sistemas com sensor de 02 convencional. A utilização dos parâmetros de ajuste de combustível como ferramenta de diagnóstico é o tema do próximo capítulo. A análise que será feita pode ser aplicada tanto a sistemas com sonda Lambda como àqueles com sensor de relação.

Sensor

frio (inoperante) em sistemas EEC-IV. Com sensores aquecidos, este problema decorre de defeito no circuito do aquecedor. Nos sensores não aquecidos, não mais utilizados, este problema não deveria ocorrer se o motor está à temperatura normal de funcionamento.

2. Condição de diagnóstico

>

Sinal da sonda com tensão baixa constante, indicando mistura pobre; Pulso dc injeção maior que o normal (LTFT indicando enriquecimento) Lambda calculado; > 1 (mistura pobre)

Esta situação anormal pode ser provocada por: Pressão de combustível baixa. Geralmente, por causa de bomba defeituosa, trabalhando em condições adversas: filtro entupido ou baixo nível de combustível.

injetores entupidos. Lembrar que pulso de injeção maior que o normal (enriquecimento) não necessariamente, é indicação de uma maior quantidade de combustível. Um injetor entupido deverá ser comandado aberto por um tempo maior que o normal para atender às condições de funcionamento. No entanto, este aumento do tempo de injeção, para compensar uma condição de mistura pobre indicada pela sonda, é limitado com o objetivo de evitar uma eventual situação de calço hidráulico. Uma vez alcançado este limite, a sonda perde a "autoridade'' e o motor funcionará com mistura pobre.

3. Condição de diagnóstico

Sinal da sonda com tensão baixa constãnte, indicando mistura pobre Pulsjade injeção menor que o'norrrial (LTFT indicando empobrecimento)) l amq$a .calculado 1 (mistura*pqbre)

Esta situação anormal pode ser provocada por: Falha em algum sensor cujo sinal é utilizado para o cálculo do tempo de injeção. Reparar que nesta situação, o sinal da sonda está de acordo com o tempo de injeção. Portanto, a sonda não tem "autoridade". Neste caso, o que deve ser analisado é qual o sinal que faz o sensor de 02 perder a autoridade. Lembrar que os sensores de temperatura do motor e do ar admitido, de posição da borboleta e de pressão de coletor ou de massa de ar admitido, têm maior autoridade. Por exemplo, se 0 TPS informa borboleta fechada quando, na realidade, está aberta, a UC não injetará a quantidade necessária de combustível o que causará a condição de mistura pobre, condição esta, indicada pela sonda e confirmada pela composição dos gases de escape.

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Capítulo 5- AJUSTE DE COMBUSTíVEL- APLICAçãO AO DIAGNóSTICO Sinal da sonda atinge valores negativos de tensão Pulso dc injeção (LTj|T) e Lambda fatores irrelevantes

4. Condição de daignóstico:

i|b

Esta situação anormal pode ser provocada por:

Sensor de 02 defeituoso. Um sensor com a cerâmica danificada pode fornecer tensões negativas.

Possível referência de massa defeituosa. Não afeta a real leitura do sensor mas, pode causar erro de interpretação do sinal por parle da UC. Ainda que pouco provável, defeito no alternador pode resultar neste tipo de falha. Diodo(s) defeituoso(s) pode(m) provocar um "ripple " superior a 400 ou 500 mV. O aconselhável é que não supere 250 mV. "Ripple" é a tensão AC (alternada) sobreposta a uma tensão contínua. A figura [3] mostra a tela dc um multímetro gráfico com a onda de tensão de um alternador. O “ripple" corresponde à amplitude "r"da ondulação AC, sobreposta ao valor de contínua, que neste caso não é apresentado já que foi utilizada a opção de "acoplamento AC" (ver Capítulo 7). O conceito se aplica, também, às ondas de corrente.

yvVv'vVwy |r •-0.2

10WS

[3]

Sensor de 02 Indicando Tensão Alta

1. Condição de diagnóstico:

Sinal da sonda com tensão alta constante, indicando mistura rica Pulso de injeção menor que 0 normal (LIFT indicando empobrecimento)! Lambda calculado 1 (mistura rica)

-

Esta situação anormal pode ser provocada por:

•Úleo contaminado com combustível. Possivelmente, devido ao sistema PCV (ventilação positiva do cárter) defeituoso, ou a óleo fora do intervalo de troca.

•Sistema de emissões evaporativas. 9

Pressão alta de combustível.

•Em sistemas multiponto: Diafragma do regulador de pressão com vazamento. •Injetores gotejando. Em sistemas multiponto geralmente, não afetam todos os cilindros. 9

Em sistemas com método de medição Velocidade/Densidade: Catalisador entupido ourestrição severa no escape. A sonda não apresenta atividade. Dependendo da obstrução, o motor deixa de funcionar.

Sinal da sonda com tensão alta constante, indicando mistura rica ggg

2. Condição de diagnóstico

Pulso de injeção maior que 0 normal (LIFT indicando enriquecimento)| Lambda ctncuíadp < 1 (mistura rica)

Nesta situação, 0 sensor de 02 não tem " autoridade" no controle da mistura. A causa do funcionamento anormal deve procurar-se em alguma informação (sinal de sensor) incorreta proveniente de um sensor com maior autoridade que a da sonda nesse momento: MAP ou MAF, TPS, ECT, ACT. Conexões à massa deficientes podem ser causa de tensões de sinal erradas. Por exemplo, o sinal de um sensor ECT (temperatura do motor) fora de especificação, com resistência muito alta, será interpretado como indicação de temperatura muito baixa. Como resultado, o pulso de injeção será aumentado a níveis que poderão impedir a partida ou provocar um funcionamento irregular (motor "afogado").

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Capítulos- AJUSTE

DE

COMBUSTíVEL- APLICAçãO AO DIAGNóSTICO

Ajuste de Combustível dentro dos Limites de Adaptação As situações de diagnóstico apresentadas nos itens anteriores correspondem a casos extremos, onde os parâmetros de ajuste e o sinal da sonda estão nos limites. Outras avaliações podem ser feitas quando os valores de ajuste ainda não atingiram o limite e o sensor de 02 comuta, indicação dc que este último tem "autoridade" sobre 0 controle da mistura.

Integrador (STFT) < 120 passos (5%) e BLM de 02 de marcha lenta (LTFT) > 140 (>10%) Indica tendência ao enriquecimento; caso não fosse aplicada a correção, a mistura resultaria pobre.

Lembrar que um alto ou baixo valor de LTFT, não significa necessariamente, a injeção de uma quantidade maior ou menor de combustível; 0 pulso é aumentado ou diminuído para injetar a quantidade requerida pelas condições de funcionamento.

Exemplos de Aplicação A seguir, alguns exemplos de como a análise dos parâmetros de ajuste de combustível, pode auxiliar no diagnóstico.

•Vazamento de Vácuo 9

9

9

9

Nos sistemas "Velocidade/Densidade" os parâmetros de ajuste de combustível não são afetados. Nos sistemas com MAF, 0 sistema tenderá a trabalhar pobre pelo que, o LTFT apresentará valores de correção positivos, que diminuem com o aumento da rotação. A marcha lenta poderá resultar acelerada nos sistemas velocidade/densidade já que o vazamento se comporta como uma borboleta aberta. Isto, quando 0 controle da marcha lenta não consegue compensar. Nos sistemas com MAF, a rotação cai; para vazamentos consideráveis, o motor pode parar devido à tendência ao empobrecimento da mistura.

•Baixa Pressão de Combustível Tanto nos sistemas "Velocidade/Densidade" como naqueles com MAF, os parâmetros de ajuste reagem da mesma forma, apresentando valores positivos de correção. Mais significativos com 0 aumento de carga e rotação. Em motores em "V" com uma sonda para cada banco de cilindros, os parâmetros de ajuste podem ser utilizados para constatar uma condição de baixa pressão, verificando valores de ajuste similares para cada banco. Valores diferentes apontam para causas que não a de baixa pressão. ®

Tubulação de EGR Obstruída

Nos sistemas "velocidade/densidade", sem medição de fluxo EGR, este defeito provoca o funcionamento com mistura pobre já que a UC subtrai combustível por conta de uma massa de gases recirculados que não está presente na câmara por causa da obstrução. Nos sistemas com MAF, em princípio, o ajuste de combustível não é afetado por defeito no sistema EGR.

•Sensor MAF Uma baixa indicação do MAF pode dever-se a:

Restrição no escape ou na admissão Vazamento entre o sensor MAF e 0 corpo da borboleta 9 Calibração incorreta do sensor MAF 9 Problema mecânico / por exemplo, calagem incorreta do eixo comando 9

9

Para discriminar a causa do problema, a verificação do ajuste de combustível é uma das primeiras a serem realizadas, levando em consideração os valores totais de ajuste, LTFT + STFT e verificando corno variam em função da faixa de rotação e carga:

Valores de ajuste negativos na marcha lenta, e positivos nas cargas altas, apontam para contaminação do sensor. Na marcha lenta e com 0 elemento “quente" sujo, o MAF tende a dar leituras maiores que as reais. Assim que a carga aumenta, 0 elemento aquecido não consegue transferir todo 0 calor para 0 ar que o circula, pelo que a leitura resulta inferior à massa real admitida. A limpeza do sensor pode resolver 0 defeito,

>

Defeitos de calibração do MAF produzem leituras erradas que são compensadas pela UC, através do ajuste de combustível, 0 qual pode superar o limite de +/-10%. Mas, ao contrário do caso anterior, o valor do ajuste permanece praticamente o mesmo, para toda a faixa de rotação e carga. Ou seja, 0 defeito no sensor MAF afeta 0 ajuste de combustível, por igual, em todos os regimes de funcionamento.

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Capítulo 5 - AJUSTE

DE

COMBUSTíVEL-

APLICAçãO

AO

DIAGNóSTICO

Em teoria, na marcha lenta e sem carga, o motor admite, aproximadamente, uma massa de ar entre 1.2gr/s (nlvcl do mar) c 1gr/s (1000 metros) por iitro de cilindrada. Assim, um motor 1.8 admite em torno de 1,8 a 2.1 gr/s. Se a leitura for superior ou inferior a esse valor teórico, mas, o LTFT estiver dentro da faixa de +/- 10%, em princípio, o MAF está informando o valor correto.

Nos casos em que a leitura do MAF está dentro da faixa teórica acima mencionada, mas, o ajuste de combustível está fora da faixa de +/-10% ou +/-1 5%, o defeito pode ser de alimentação de combustível.

Tomando como base os valores acima, o parâmetro BARO (valor da pressão atmosférica no local), quando disponível, pode ser utilizado para discriminar se a causa do defeito reside no MAF ou num outro sensor ou sistema.

•Restrição no Escape Uma restrição no escape (catalisador entupido, por exemplo) afeta os parâmetros de ajuste de combustível diferentemente, em função do método utilizado para a medição da massa de ar. Método Velocidade/Densidade A massa de ar admitida (calculada) resulta proporcional à pressão de coletor (carga), informada pelo sensor MAP e ao volume de ar admitido derivado da cilindrada e RPM, e inversamente proporcional à temperatura do ar (densidade), informada pelo sensor ACT/IAT.

0

Com o aumento da contrapressão no escape, provocada pela restrição, a massa de ar é calculada em excesso já que a obstrução provoca o aumento da pressão absoluta de coletor o que é interpretado como um aumento de carga. Em decorrência disto, a UC comanda a injeção de combustível em excesso em função de uma massa de ar que na realidade não foi admitida com o que a mistura resulta enriquecida. Para compensar esta situação, os parâmetros de ajuste (LTFT e STFT) diminuem, propiciando a correção no sentido do empobrecimento. Para restrições mais severas, a correção de empobrecimento pode continuar até que a soma dos parâmetros (LTFT + STFT] atinja o limite de correção permitido (entre -25% e -35%) após o que, a sonda perde a "autoridade" no controle da mistura e o sistema passa a trabalhar em malha aberta.

•Medição com Sensor MAF O sensor reporta a massa de ar realmente admitida. Não havendo outra anomalia, a UC comanda a injeção de combustível compatível com tal massa de ar. Os parâmetros de ajuste, portanto, não refletem a situação de restrição. Em princípio, o problema pode ser detectado analisando a discrepância entre as informações dos sensores TPS e MAF. Dependendo da severidade da restrição poderá haver gravação de código que indique "falha de plausibilidade" entre as informações dos referidos sensores.

Conclusão Os conceitos básicos abordados neste e no capítulo anterior, complementados com a análise de casos típicos de defeito, têm por objetivo mostrar a aplicação dos parâmetros de ajuste de combustível no diagnóstico. O foco foi nos sistemas que utilizam sensores de 02. No entanto, as mesmas conclusões podem ser aplicadas àqueles que utilizam sensores de Relação Ar/Combustfvel ou sensores de O2 de Banda Larga.

Cabe salientar que é de fundamental importância consultar os manuais do fabricante do veículo ou do equipamento de diagnóstico, para ter uma descrição detalhada (valores limites e estratégia de utilização) dos parâmetros de ajuste. Isto, principalmente nos sistemas pré-OBDIl, em função da grande diversidade de denominações utilizadas. Nos casos apresentados, 0 analisador de gases foi utilizado como um complemento aos parâmetros de ajuste, para confirmar 0 Lambda real da mistura admitida. Cabe salientar, no entanto, que as informações de concentração de poluentes fornecidas pelo analisador são a base de técnicas de diagnóstico as que, por motivos de escopo e espaço, serão abordadas em uma próxima publicação.

As causas de defeito assim como as soluções apontadas na análise dos casos apresentados, não abrangem todas as situações que poderão se apresentar na prática; não substituem, portanto, as informações fornecidas pelos fabricantes no relativo à solução de defeitos. O seu único objetivo éode fundamentar a aplicação dos conceitos apresentados e auxiliar 0 raciocínio na análise do defeito. As possíveis causas assim como as soluções apresentadas dependem principalmente, da configuração do sistema diagnosticado, o qual, por sua vez, é influenciado pelos avanços tecnológicos.

«-ÇHMAutotrônica > 32

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AJUSTE DA MARCHA LENTA Controle da Rotação de Marcha Lenta

O ajuste da rotação de marcha lenta é mais um exemplo de controle em malha fechada, o qual se processa da

seguinte forma (fig.[1j): 1. Através do sensor de rotação, a UC conhece a velocidade de rotação do motor.

2. Comparando esta informação com um valor interno de rotação de marcha lenta, que depende do regime de funcionamento em que se encontra o motor, a UC calcula a correção a aplicar no dispositivo de controle, para igualar o valor informado pelo sensor com aquele armazenado na memória.

O principal mecanismo de ajuste da rotação de marcha lenta consiste na aplicação de correções através de dispositivos mecânicos (fig.[1]):

Controlando a abertura da borboleta. Utilizando um motor de contínua ou um solenoide rotativo controlado por um sinal de ciclo de trabalho variável. Controlando o fluxo de ar admitido: Utilizando um motor de passo, válvula rotativa ou válvula solenoide.

No entanto, na marcha lenta, há fatores, de variação

rápida, que afetam a sua estabilidade. Por exemplo, variações ciclo-a-ciclo, no teor da mistura, provocam variações de torque que não podem ser compensadas com os dispositivos mecânicos acima mencionados.

Válvula

* Rotativa

Motor de

PassoSolenóide

sensor de rotação

Um outro exemplo é a variação de rotação no momento de acoplamento da embreagem do A/C, como resultado [1] de variações na diferença entre as pressões internas do movimentação do sera dispositivo de controle deverá situação, difícil resulta qual antecipar circuito de A/C. Nesta mecânico ser um pode demandar uma dispositivo de um motor por de haste passo, rotação, A para estabilizar a motor, ser do rotações para posicionar. ou duas

Ajuste da Rotação de Marcha Lenta através do Avanço da ignição É neste ponto que o ajuste da marcha lenta através da modificação instantânea do avanço (fig.[2j), se apresenta como solução, já que, com este mecanismo, a rotação pode ser ajustada rapidamente, em um intervalo da ordem de algumas dezenas de graus de giro do virabrequim. dispositivo de ajuste Além de servir como mecanismo de estabilização, o controle da rotação da marcha lenta através do ajuste do avanço, contribui para a economia de combustível e diminuição das emissões. Isto, porque possibilita o funcionamento estável do motor, com rotação de marcha lenta menor.

Na figura [2J (exemplo com sensor de rotação instalado no distribuidor como nos sistemas EEC-IV ou Multec 700 TBI) observar a existência de duas malhas fechadas de controle:

A

r\

Malha 1: A UC ajusta o dispositivo de controle com o valor de rotação

armazenado na memória, que é o mais apropriado às condições de funcionamento, e confirma a ação verificando o valor recebido do sensor de rotação.

Malha 2 Com a informação do sensor, a UC ajusta o estabilizar a rotação.

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avanço

para

\ /Á

jl

*J

sensor d# rotação

j

33

Capítulo 6 - AJUSTE DA MARCHA LENTA

Parâmetros de Ajuste da Marchá,;Lental Os conceitos de "ajuste" e "adaptação", apresentados nos Capftulos 4 e 5, para a função "Ajuste de Combustível', podem ser estendidos para a função "Controle da Marcha Lenta". As estratégias de controle aplicadas aos atuadores de marcha lenta, utilizam, também, ajustes rápidos, de curto prazo e ajustes de longo prazo, estes últimos, resultantes do "aprendizado". Afigura [1] (página anterior) mostra os dispositivos de controle mais difundidos atualmente.

Para a determinação da rotação de marcha lenta mais estável, a UC do motor utiliza:

> Ajuste de curto prazo: Para a manutenção estável da rotação no valor correspondente ao especificado

para aquele regime de funcionamento, e para atingir novos valores resultantes de modificações ou perturbações no funcionamento do motor, como, por exemplo, diminuição da tensão de bateria ou ativação da direção hidráulica ou ainda, solicitação do A/C. Ajuste de longo prazo (aprendizado): Para a determinação da rotação de marcha lenta mais apropriada à condição de funcionamento e que leva em consideração, o desgaste do motor e o estado do sistema de admissão de ar: filtro, corpo da borboleta, coletor, válvulas de admissão.

Nos sistemas pré-OBDIl, estes parâmetros estão incluídos no modo contínuo e podem ser utilizados também, para avaliar o sistema de controle da marcha lenta. Geralmente, o parâmetro disponível é a posição (abertura) do dispositivo de ajuste da marcha lenta: válvula ou motor dc passo. O parâmetro representa indiretamente, o volume de ar admitido na marcha lenta. No caso dos sistemas OBDII, estes parâmetros não fazem parte daqueles apresentados no modo genérico. Como acontece nos sistemas pré-OBDIl, somente são visualizados no modo proprietário. Nos casos em que os parâmetros de ajuste estão disponíveis, no entanto, as denominações ou siglas adotadas são variadas o que, por vezes, pode levar a incerteza quanto ao que representam. Em outros casos, a descrição é imprecisa, o que deixa dúvida sobre a sua função. No que segue, os conceitos relacionados com o controle da marcha lenta serão apresentados com base nos sistemas da GM e isto, a título de exemplo, já que os mesmos podem ser estendidos a modelos de outros fabricantes. Basicamente, os parâmetros que o sistema de diagnóstico devoria disponibilizar, são:

Parâmetro que indique a posição do dispositivo de controle da marcha lenta. Parâmetro de correção de curto prazo, que indique de que forma o dispositivo de controle responde a variações momentâneas no regime de funcionamento do motor. Parâmetro de correção de longo prazo, que indique de que forma o dispositivo de controle se adapta às situações de desgaste, vazamentos e/ou restrições no sistema de admissão de ar. Em alguns casos, a análise pode não ser suficientemente conclusiva, resultado da indefinição quanto ao significado do parâmetro analisado ou duplicidade de denominações, fatos estes, constatados na própria literatura do fabricante. No entanto, a análise a seguir, cumpre satisfatoriamente, a função de ilustrar os conceitos e, ao mesmo tempo, salientar a importância de se ter acesso a informações apropriadas.

Os parâmetros analisados são: IAC controlada, Integrador do IAC, Curva Adaptadora do IAC, BLM do IAC, todos estes, parâmetros presentes em sistemas da linha GM. Os valores são apresentados em passos". Valores diferentes de 128 passos indicam a necessidade de correção por excesso ou por falta na quantidade admitida de ar; isto, em função de algum desvio com relação ao ar nominal que o motor precisa naquele momento.

IAC e IACV são as siglas utilizadas pela GMpara identificar o dispositivo de ajuste da marcha lenta: motor de passo ou válvula solenoide rotativa.

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Capítulo 6- AJUSTE DA MARCHA LENTA Controle de Ar na Marcha Lenta •IAC Controlada •Correção IAC •

Este parâmetro indica a posição" do dispositivo de ajuste da marcha lenta: motor de passo ou válvula solenoide rotativa. Representa o valor de abertura, em passos, do dispositivo de controle. O valor nominal deste parâmetro que, originalmente está em torno de 128 passos, varia ao longo do tempo conforme, principalmente, as condições mecânicas do motor. O valor é ajustado pela UC, no sentido de obter a marcha lenta mais regular possível. Oscila entre dois valores extremos (que dependem do sistema), por exemplo, 100 e 190 passos. Como será visto a seguir, o valor nominal do parâmetro de posição é afetado pelos ajustes de curto e de longo prazo. O ajuste de curto prazo influencia durante as mudanças de regime, O de longo prazo acumula as tendências verificadas, adaptando o valor nominal àquele que oferece a marcha lenta mais apropriada. ®

Integrador do IAC Este é um parâmetro de ajuste de curto prazo: indica a tendência de abertura ou fechamento do dispositivo de controle, para obter a rotação estabilizada mais apropriada ao regime do motor. O valor do parâmetro Integrador do lACé calculado em função de:

Rotação do motor

Sinal do TPS Temperatura do motor

O valor nominal deste parâmetro depende do sistema considerado, mas, oscila entre 100 e 160 passos.

•Valores superiores a 128passos indicam abertura maior com relação ao valor nominal para compensar uma eventual falta de ar, necessária à manutenção de uma rotação estabilizada.

•Valores inferiores a

128 passos indicam aberturas menores do dispositivo, para compensar um eventual excesso de ar.

Quando há falha detectada no circuito de comando do dispositivo de ajuste da marcha lenta, a UC passa ao modo reserva, e a rotação de marcha lenta aumenta para 1200 rpm, aproximadamente. Curva de Adaptação do IAC •Controle Ar na Marcha Lenta •TolerânciadeRegulagem Marcha Lenta • Este é um outro parâmetro de ajuste de curto prazo. Representa a tolerância no ajuste do regulador de marcha lenta. Leva em consideração a diferença entre o fluxo desejado de ar e o fluxo real de ar, necessária à manutenção da rotação de marcha lenta dentro da especificação. Ou seja, indica o desvio devido à necessidade de ar adicional com relação ao valor nominal. O valor nominal para este parâmetro depende do sistema considerado, mas, oscila entre 80 e 1 60 passos. ® ®

Leitura em Bloco do IAC BLMdolAC

Este parâmetro representa a correção de longo prazo do regulador de marcha lenta. O BL..M do IAC surge em função do " aprendizado' e define o grau de abertura do dispositivo de ajuste para obter a rotação nominal mais apropriada. Leva em consideração a variação das condições de funcionamento em função do desgaste e/ou restrições e vazamentos no sistema de admissão de ar. 1

Basicamente, a UC controla o dispositivo de ajuste da marcha lenta corn as correções:

De curto prazo, através dos parâmetros: Curva de adaptação da IAC e Integrador do IAC

> De longo prazo, através dos parâmetros: Leitura em bloco do IAC e BLM do IAC

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35

Capítulo 6 - AJUSTE

DA

MARCHA LENTA

Verificação do Pispogitiwo de Controle da Marcha Lenta A seguir, e a tílulo de exemplo de utilização dos parâmetros de ajuste analisados no item anterior, é apresentado um procedimento de verificação do dispositivo de controle da marcha lenta para os casos em que é possível alterar de forma simples, o fluxo de ar que circula pelo mesmo. Este é o caso do sistema Motronic 1.5, que equipava os veículos Omega 2.0/3.0, onde, a válvula rotativa IACV de controle da marcha lenta, está ligada ao duto de admissão de ar, através de mangueiras flexíveis. Para tal, proceder da seguinte forma: a) Bloquear lentamente a mangueira de desvio de ar (mangueira da IACV). Como resultado:

•Deve aumentar o valor dos parâmetros "Curva de adaptação do IAC e "Integrador do IAC. •A rotação deve cair. Devido à restrição, a UC aumenta o ciclo de trabalho do sinal de controle e com isto, o seu valor médio. Por exemplo, pode passar de 5 Vdc para 10 Vdc, aproximadamente. b) A seguir, desbloquear a mangueira de desvio, permitindo o fluxo normal do ar pela derivação da IACV. Como resultado:

•Deve diminui o valor dos parâmetros "Curva de adaptação do IAC' e "Integrador do IAC'. •A rotação oscila levemente, até estabilizar. Com o desvio liberado, a UC diminui o ciclo de trabalho e o valor médio diminui. Volta a 5 volts.

Avaliação de Desempenho da Função "Controle da Marcha Lenta" Através da análise dos valores assumidos pelos parâmetros descritos acima, pode ser feita uma avaliação dos valores aprendidos pela UC, após um período longo de operação sob determinada condição. O exemplo mostra os valores correspondentes a um veículo Astra com Motronic M1.5.2. A única pretensão é a de ilustrar a utilidade dos parâmetros de ajuste em um procedimento de análise e diagnóstico do sistema de admissão de ar. Os valores apresentados são os visualizados no modo contínuo. a) Se:

que depende do modelo de veículo)

b) Se:

4

Condição de excesso de ar provocada possivelmente, por vazamento ou borboleta aberta; cabo do acelerador travado; IACV travada aberta.

4

Condição de falta de ar provocada possivelmente, por restrição oupor IACV travada fechada.

•BLM do IAC < 75 (valor limite inferior, •Curva de adaptação entre 120 e 170 •Integrador do IAC 175 •Curva de adaptação entre 120 e 170 •Integrador do IAC > 128

O exemplo não pretende ser conclusivo. O seu objetivo é servir de subsídio ao raciocínio. Dependendo do sistema, outras possíveis causas de falha deverão ser consideradas. Assim, para o veículo do exemplo, o fabricante salienta outros defeitos que podem levar o sistema, a adotar valores similares aos apresentados. Entre eles:

•Sensor da massa de ar (MAF) Sensor de temperatura do ar e do motor (ACT e ECT) Sensor de pressão do coletor (MAP) 9 Sensor de rotação do motor (CKP) •Sensor de posição da borboleta (TPS) 9 Válvula de purga do canister afetando a mistura ® UC com defeito 9 9

Ainda como auxílio ao diagnóstico de falhas, os fabricantes disponibilizam, no modo proprietário, testes de atuadores que exercitam os dispositivos de controle. Para o caso de veículos da linha GM, equipados com sistema Motoronic 1.5, estão disponíveis: O teste de atuador "controle de ar na marcha lenta" (teste atuador da IACV) e o teste de atuador "controle da válvula IAC'. Através destes é possível controlar o sistema, aumentando/ diminuindo a rotação de marcha lenta, verificando assim, o funcionamento do dispositivo de controle.

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Humberto José Mana veila - HM Autotrônica

Capítulo 6- AJUSTE

DA

MARCHA LENTA

Uma outra forma de avaliar o estado do sistema de admissão de ar é visualizar os parâmetros relacionados com o controle da marcha lenta e compará-los com os valores nominais fornecidos pelo fabricante. Os apresentados a seguir são uma média dos valores encontrados nos manuais da GM. Integrador do IAC

> Curva de adaptação BLM do IAC

120 a 148 120 a 170

122 a 135

a) Se há falta de ar na marcha lenta com valores fora da faixa, superiores a 140/150 passos:

•Travamento da válvula IACV (não abre)

•Obstrução no sistema de admissão de ar: filtro, mangueira de derivação da IACV b) Se há excesso de ar na marcha lenta com valores fora da faixa, inferiores a 120 passos:

•Travamento da válvula IACV (não fecha) •Borboleta de aceleração não fecha (cabo do acelerador esticado) a

Entrada de ar falso (vazamento) no sistema de admissão

•Mistura constantemente rica As causas apontadas acima não são conclusivas. Lembrar que nos sistemas eletrónicos, o controle do motor é "integrado", ou seja, há uma interligação funcional entre os componentes. Em muitos casos, as falhas têm origem em subsistemas diferentes daquele no qual se manifestam.

Massa de Ar Admitida Outras informações que podem auxiliar no diagnóstico de problemas relacionados com a marcha lenta são os parâmetros "Ar Ideal em Marcha Lenta" e "Ar Real em Marcha Lenta", Podem ser visualizados no modo contínuo de alguns veículos GM como: Omega 2.0 (álcool), Kadett MPFi, Vectra GSI, Omega 4.1, Vectra B e são apresentados em [kg/hora]. Outros fabricantes adotam denominações diferentes.

> Ar ideal em marcha lenta: Representa o valor da massa de ar calculada pela unidade de comando para a marcha lenta. Ou seja, é a massa de ar que a UC considera, pelos seus cálculos, deveria ser admitida.

Ar real em marcha lenta: É a massa de ar que realmente está sendo admitida segundo informação recebida do sensor de massa de ar (MAF), ou de fluxo de ar (VAF). Em condições normais, não deve haver diferença apreciável entre estes parâmetros. Diferenças aparecem se o dispositivo de controle, seja válvula rotativa ou motor de passo, alcança uma das posições extremas. Nestes casos, verificar o valor do parâmetro "Controle de ar na marcha lenta" ou do parâmetro "IAC Controlado", quando disponíveis. Estes parâmetros apresentam a posição do dispositivo de controle e servem para verificar o estado de abertura do mesmo.

Conclusão Os parâmetros de ajuste da marcha lenta abordados neste capítulo servem geralmente, para complementar o diagnóstico iniciado, por exemplo, com a análise dos parâmetros de ajuste de combustível (ver capítulos anteriores). O objetivo do apresentado foi o de introduzir os conceitos a partir de um exemplo abrangente como é o caso dos sistemas da GM. Espera-se assim, que o leitor consiga adequar tais conceitos aos casos particulares de outros fabricantes. Por tanto, para máximo aproveitamento c correta interpretação, é de fundamental importância o conhecimento preciso do significado dos mesmos, o que pode ser obtido consultando os manuais do fabricante do veículo ou do equipamento de diagnóstico.

Âutotrònica

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>

37

7

OSCILOSCóPIO-MULTíMETRO GRáFICO

0 objetivo dos conceitos abordados a seguir, é o de destacar as principais características do osciloscópio, apresentar o multímetro gráfico e introduzir os dispositivos transdutores, os que, associados ao osciloscópio ou ao multímetro gráfico, abrem novas e interessantes possibilidades de diagnóstico.

Para uma abordagem conceitua! do osciloscópio e multímetro automotivos, assim como a descrição das suas características principais, o leitor pode consultar, entre outros, o livro "Eletroeletrônica Automotiva". Ter presente que a funcionalidade de ambos os instrumentos é mostrar, na sua tela, as ondas que representam o sinal presente na sua entrada e isto, ao longo do tempo. ®

Osciloscópio automotivo de armazenamento, tipo DSO (DSO; do inglês Digital Storage Oscilloscope ou osciloscópio digital de armazenamento): Permite visualizar sinais ao longo do tempo e armazená-los para a posterior análise. É ideal para analisar todas as características de qualquer tipo de sinal elétrico.

®

Multímetro gráfico: Basicamente, é um multímetro automotivo convencional, exceto pela possibilidade de apresentar os valores medidos na forma de gráfico ao longo do tempo. Desta forma, é possível analisar a tendência de variação do sinal medido. Além da onda de tensão e a diferença do osciloscópio, o multímetro gráfico permite mostrar, ao longo do tempo, as outras características de um sinal: frequência, ciclo de trabalho e largura de pulso. Também, é possível graficar a variação de resistência de dispositivos como motores e potenciômetros. Muitos osciloscópios automotivos possuem também, a opção de multímetro gráfico. Este tipo de instrumento se apresenta no mercado em duas configurações:

•Multímetro GMM (Graphing Multi Meter: multímetro com modo gráfico): Da mesma forma que o multímetro convencional, o gráfico do sinal é atualizado de 3 a 6 vezes por segundo. A capacidade de apresentar o gráfico (no tempo) dos valores lidos permite o monitoramento de sinais. Por exemplo, um sensor ECT (temperatura do motor) pode ser monitorado desde a condição de motor frio até a temperatura normal, isto, para verificar a presença de eventuais defeitos intermitentes. No caso do sensor de temperatura, a falha intermitente (curto-circuito ou interrupção) pode durar alguns segundos. No entanto, o GMM pode não capturar falhas intermitentes de curta duração.

•Multímetro PGM (Power Graphing Multimeter: multímetro gráfico avançado): É similar ao anterior exceto que a taxa de atualização da tela é bem maior, chegando, em alguns casos, a 100 vezes, ou mais, por segundo. Isto lhe confere a possibilidade de capturar defeitos intermitentes de curta duração como, por exemplo, perturbações na frequência, ciclo de trabalho ou largura de pulso de um sinal repetitivo. Na atualidade, praticamente todos os multímetros gráficos presentes no mercado são do tipo PGM.

w

Osciloscópio - PSQ

màm

Afigura [1a] mostra a tela de um osciloscópio do tipo DSO (sigla que indica "osciloscópio digital com capacidade de armazenamento de sinais"), de alto desempenho, de dois canais, corn as legendas e valores de parâmetros de medição. O exemplo mostra as ondas correspondentes aos canais A e B. A linha vertical da tela representa a escala de ganho a qual está calibrada em V/div (volts por divisão do reticulado) ou mV/div (milivolts por divisão do

159 M-

reticulado).

A linha horizontal representa a escala de tempos (base de tempo) a qual pode ser ajustada em S/div (segundos por divisão do reticulado), mS/div (milissegundos por divisão do reticulado) ou p.S/div (microssegundos por divisão do reticulado).

indicação da frequência 'do sinal do canal B

indicação da tensão do sinal do cana/AS Ganho Linha de Zero Canal A

ror

i===£>tír»»Tempo Lire

Linha de Zero Canal B

ftalOOU

R£ftOiHG 1

[1a]

38

s-

SMM

íHG 2

•''L, Sinal do Canal A si Sinal do

vpCanal B

U

BWCFCfi»!

õPTlOHS...I

indicação do tipo de disparo selecionado

Humberto José Manavella - HM Autotrônica

Capítulo 7- OSCILOSCóPIO & MULTíMETRO GRáFICO Cada canal possui uma linha de zero (zero do sinal) que pode ser movimentada verticalmente, através dos controles correspondentes. O ajuste da linha de zero permite sobrepor os sinais para facilitar a análise, ou para obter uma boa visualização de sinais com valores positivos e negativos.

0 ajuste do "disparo" estabelece o valor de tensão do sinal para o qual se inicia a visualização da onda a partir do canto esquerdo da tela. Também, permite sincronizar a apresentação dos sinais na tela. O disparo pode ser dado por sinal externo (utilizando a ponta de sincronismo, corno mostrado no item a seguir) ou pelo sinal de um dos canais. Os controles de ajuste do disparo permitem:

• Escolher o valor do sinalpara o qual começa a visualização da onda •A borda do sinal, positiva (sinal aumentando) ou negativa (sinal diminuindo), que provocara o disparo.

Multímetro Gráfico - PGM/GMM As características básicas do osciloscópio, apresentadas no item anterior, podem ser aplicadas ao multímetro gráfico, também identificado com as siglas PGM ou GMM.

Como exemplo de equipamento disponível no mercado, a figura [1b] mostra um multímetro gráfico Minipa de 2 canais que associa, também, as funções de osciloscópio DSO e de multímetro automotivo convencional. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

11. 12.

Liga/Desliga Habilita a operação do cursor Liga/Desliga a iluminação do visor LCD Congela a tela Habilita a função Auto, de ajuste automático Apresenta o menu na tela Teclas de movimentação do cursor (de tensão e tempo) e da onda; seleção do menu, da base de tempo e do ganho Tecla de Ajuda Teclas de Função Descrição das teclas de função Dados característicos da onda: frequência, tempo de centelha, tensão de pico, RPM Indicação do modo de operação: Osciloscópio/Multímetro;

teia congelada

í

- Iirÿ

mI

11

».1 entrada de m Jmr disparo externo

A figura [2b] mostra a configuração para um sistema com distribuidor. É oportuno salientar que a análise dos sinais visualizados é um auxiliar muito importante no diagnóstico de defeitos, mas, que por si só, em muitos casos poderá não levar à solução.

yf

Geralmente, o defeito é resolvido utilizando um conjunto de

•X.'

pinça de sinal

instrumentos e isto, sustentado pelo conhecimento adequado do funcionamento do sistema que está sendo diagnosticado, auxiliado por sua vez, com conceitos e informações corretas que ajudem o raciocínio. Neste sentido, os sistemas atuais, em função dos avanços tecnológicos e sua rápida evolução, não se reparam, na maior parte dos casos, com base em "receitas" prontas, como era frequente no passado.

mã

(NHH©1 pinça indutiva de sincronismo

[2b]

_

to

.

-

.

Acoplamento AC

Ir- .?

.

Um tipo de sinal particular, entre os analógicos, é o sinal DC ou sinal contínuo com oscilações, como mostrado na figura [3a]. Este tipo de sinal pode ser visto como sendo um sinal de tensão (V) contínua, com um valor médio ou componente DC, sobre o qual se sobrepõe um sinal alternado ou componente AC. As considerações sobre valor médio e componente AC valem, tanto para os sinais de tensão como para os de corrente. Para permitir a medição e visualização destas componentes, a maioria dos multímetros e osciloscópios possuem a opção de selecionar acoplamento DC ou "acoplamento AC.

.

... _

Vou A Valor Médio.. (DC)

/V¥VV\IíAC) t

[3a]

A figura [3a] representa o sinal típico de saída de um alternador automotivo, obtido com acoplamento DC, nela, é possível observar a componente DC (valor médio) e as oscilações provocadas pela comutação dos diodos retificadores (componente AC) . A componente AC, conhecida também, como "ripple" (do inglês: ondulação), é importante no diagnóstico do estado dos diodos, pelo que, para um diagnóstico conclusivo deve ser visualizada com amplitude adequada. A figura [3b], corresponde à visualização de uma onda de corrente obtida com acoplamento DC, no fio de alimentação da bomba de combustível. Ela mostra as características básicas deste tipo de sinal:

A 5.3A.

O©

Valor médio ou componente de contínua (DC); aproximadamente, 4. 7A. Este é o valor medido por um amperímetro automotivo quando selecionada a opção de medição: DC.

Componente de alterna (AC); aproximadamente, 1.2A. Este é o valor medido por um amperímetro quando selecionada a opção de medição: AC.

No caso do exemplo, e em todos os motores de contínua, as oscilações no sinal de corrente, se devem à passagem das escovas por sobre o anel de comutadores (terminais das bobinas do induzido)

4A

0

O Valor médio (componente DC) = 4. 7A 0 Componente AC = 1.3A [3b]

O exemplo apresentado corresponde a uma bomba em bom estado, já que as oscilações mostram uma regularidade entre os máximos de corrente (aproximadamente, 5.3 A) e os mínimos (aproximadamente, 4A). A conclusão só é possível devido a que as variações visualizadas têm uma amplitude adequada. As ondas de correntes são obtidas utilizando uma pinça amperimétrica. (ver Capítulo 8)

40

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Capítulo 7- OSCILOSCóPIO & MULTíMETRO GRáFICO Já, a onda de tensão de um alternador

(fig.[3c]), obtida com "acoplamento DC e ganho ajustado em 5V/div, não fornece informação relevante respeito do estado dos diodos. Neste caso, a componente AC não tem a amplitude necessária para uma análise conclusiva, O único dado relevante é o valor médio de tensão, similar àquele medido por um multímetro na opção DC. Reparar que as ondulações da componente AC são pouco perceptíveis, devido ao fato que a tensão média (componente DC) é 14.7V e a componente AC, no caso de um alternados em bom estado de funcionamento, c da ordem de 500 mV, como máximo valor médio (DC)

C'Ai -C=H: componente AC

o

I IAcoplamento DC

/

ho

0

0.2 V/div

2.5 V/div

5 V/div

Acoplamento DC

Acoplamento AC

[3d] [3c] Uma análise conclusiva precisa de uma melhor visualização das oscilações o que, em princípio, poderia obter-se aumentando o ganho, Afigura [3d] mostra qual seria o resultado, quando o ganho é ajustado em 2.5 V/div. A onda, em pontilhado, desapareceria da tela e não seria visualizada. Para um diagnóstico conclusivo a componente AC deve ser visualizada com amplitude suficiente. Afigura [3e] mostra a onda da componente AC, quando o instrumento é ajustado na opção "acoplamento AC, e o ganho diminuído para 0.2 V/div. Reparar que a linha de zero foi posicionada no centro da tela para permitir a visualização tanto da parte positiva como da negativa, do sinal alternado.

[3e]

fl y§

iij

Filtro

*lis

mmi

A Como mostra a figura [3f], quando o osciloscópio utilizado não dispõe da opção cai aà caixa de fusíveis "acoplamento DC/AC, deve ser intercalado, entre a ponta de medição e a entrada [3f] do osciloscópio, algum dispositivo que permita separar as componentes DC e AC do sinal, e, desta forma, permitir só a passagem da componente AC Esta é a função de um dispositivo eletrónico denominado filtro', constituído, basicamente, por um capacitor que permite a passagem da componente AC, eliminando ou " filtrando" a componente DC. Desta forma, é possível realizar o "acoplamento AC em equipamentos que não dispõem desta opção.

Aplicação do Multímetro Gráfico1

_

20

1. A figura [4a] apresenta a onda de tensão de saída de um alternador em bom estado. A parte superior da figura apresenta:

[CanaiTI

16-

•Canal A: Tensão de saída do alternador com acoplamento DC. V 12•Canal B O mesmo sinal com acoplamento AC. 8- (tensão de carga I

A escala de tensão (ganho) é a mesma para ambos os canais. Reparar na impossibilidade de realizar a análise da componente AC na onda do canal B. A parte inferior da figura [4a] mostra o sinal de tensão de um alternador, obtido com acoplamento AC e ganho suficiente para uma análise conclusiva. A regularidade aponta para um alternador em bom estado.

4-

..... ..... ;JL

do alternador .

s

tensão de carga (componente AC) ,

v [CanaljJ

T tensão de"cargaí

I(componente AC)]:

V

0-

-0.2-

[4a]

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41

Capítulo 7- OSCILOSCóPIO & MULTíMETRO GRáFICO 2. A figura [4b] apresenta o sinal de corrente obtido no cabo principal de alimentação, da bateria à caixa de fusíveis, sem a opção "acoplamento AC, durante a fase de arranque sem que motor entre em

1.51 mV |c/acoplamento AC]

mV 15-

1 í

10

funcionamento.

17-20 A 0-

corrente no circuito de alimentação (sem acoplamento AC)

A figura [4c] mostra o mesmo sinal, obtido 5 utilizando um filtro na entrada, com ganho nível de tensão maior. Notar a melhor resolução que de massa -1.5permite uma análise mais precisa, [4b] [4c] visualizando os transientes de corrente devidos ao acionamento dos injetores, bobina de ignição, bomba de combustível e outros dispositivos elétricos. A análise ajuda no diagnóstico de uma falha que impeça a partida, por exemplo. A ponta de corrente utilizada fornece um sinal de tensão com fator de calibração de 1 mV/A (um milivolt por ampere). Como o osciloscópio não dispõe da opção de configurar a leitura em valores de corrente, a escala está calibrada em mV. Portanto, neste caso, o operador deve realizar a conversão, (ver Capítulo 8)

.A

3. Afigura [4d] mostra a onda da componente AC do alterna dor, obtida com multímetro gráfico sem "acoplamento AC", o que implicou na utilização de um filtro. A base de tempo foi ajustada em 1 mS/div. O importante a ser salientado é que a base de tempo deve ser tal que permita a visualização de 8 a 12 ondulações para avaliar a comutação de todos os diodos retificadores. Ainda que não haja uma regra fixa, na marcha lenta, isto se consegue geralmente, com um tempo total de medição, ao longo da tela, de lOmS.

4. Diagnóstico de falha intermitente com parada repentina do motor. Neste caso, a utilização do multímetro gráfico permite determinar, com bastante rapidez, se a causa da falha intermitente reside na ignição ou na alimentação de combustível.

Chi

IQms

[4d]

A figura [5a] mostra a tela do multímetro gráfico CHI +BOMBA 0.06 V com o registro da tensão de alimentação da bomba 20.Of (canal 1; CHI) eda rotação (canal 2; CH2); osinal Ch1 de rpm é retirado do cabo de alta tensão da bobina. 10.0 5 V/div Reparar que quando a falha se manifesta e o motor 0.0 deixa de funcionar, a rotação cai imediatamente; uma queda abrupta, como a do exemplo, na QL CH2 RPM Ch2 maioria dos casos, se deve a falta de ignição. 2000 SOI í/div Geralmente, quando o defeito se origina na alimentação de combustível, o motor perde rotação no intervalo de alguns segundos, ou seja, não pãra 0 abrupta mente. 30s Os Ainda que não seja possível determinar o [5a] [5b] componente causador da falha, este teste simples, serviu, pelo menos, para limitar as verificações posteriores, ao sistema de ignição.

-

-

A figura [5b] mostra o mesmo registro, visualizado na tela de um PC; quase todos os multímetros gráficos do mercado, possuem algum tipo de software para transferir o conteúdo das telas ’’congeladas" (salvas na sua memória) para um PC, o que proporciona uma melhor definição se comparada com a do multímetro. Assim, é possível determinar que a bomba foi desligada, 6 segundos depois que a ignição cessou. Resistência de Bobinado 5. Verificação de Induzido com medição de resistência. Afigura [5c] apresenta o registro da variação de resistência óhmica do bobinado de um ventilador 50íi cursor de radiador. Girando lentamente o ventilador, a tela do multímetro gráfico mostra o valor da resistência das bobinas do induzido, no instante em que os segmentos do anel comutador fazem contato com as escovas. ;

Reparar nos valores consistentes de resistência de todas as bobinas, indicando a ausência de curtos ou interrupções. Este é um teste rápido e conclusivo para casos em que o ventilador não entra em funcionamento devido a um bobinado com defeito.

42

0

valor no cursored 7 .60

[5c]

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Capítulo 7- OSCILOSCóPIO & MULTíMETRO GRáFICO [V] 1.0

6. Verificação da resposta de sonda Lambda. A figura [5dj apresenta o sinal de um sensor de 02 de um sistema funcionando em malha fechada. No instante 1 é despejado umjato de propano através do filtro de ar. Reparar na imediata resposta do sensor com uma transição de pobre para rico, menor que 100 ms, caracíerística esta, de um sensor em boas condições de funcionamento, (ver Capítulo 25)

- |

0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0

(1

.

rm g 3

2

1

5

[seg]

mÊÊ

|

4

[5d]

Transdutores para Osciloscópio e Multímetro Gráfico

Basicamente, tanto o multímetro, na sua função voltímetro, como o osciloscópio c o multímetro gráfico, são instrumentos que medem tensão: O multímetro apresenta o valor medido no mostrador; o osciloscópio e o multímetro gráfico, na sua tela, na forma de uma onda graficada ao longo do tempo. No entanto, nas últimas décadas foram desenvolvidos dispositivos transdutores que transformam outras variáveis físicas, como temperatura, pressão, vácuo e corrente, em variações de tensão, capazes de serem apresentadas na tela do osciloscópio ou de um multímetro gráfico, ou no mostrador do multímetro. Estes dispositivos têm aberto um amplo campo para o desenvolvimento de novas técnicas e procedimentos que auxiliam enormemente o diagnóstico de defeitos, principalmente, daqueles mais difíceis.

Transdutores São dispositivos adaptadores que transformam grandezas físicas como pressão, vácuo, temperatura, em outras capazes de serem interpretadas por instrumentos como o osciloscópio ou pelas unidades de comando eletrónico. Assim, os sensores presentes nos sistemas de eletrónica embarcada, são, na realidade, transdutores que transformam as diversas grandezas físicas como rotação, temperatura, pressão de coletor, entre outras, em variações de tensão ou corrente, capazes de serem interpretadas pelas unidades de comando eletrónico, as que, somente conseguem processar sinais elétricos.

Este mesmo conceito se aplica ao osciloscópio (fig . [6]) que só pode apresentar, na tela, variações de tensão, presentes na sua entrada, capturadas com a ponta de "tensão" [1]. Portanto, se for desejado visualizar variações de pressão de coletor, por exemplo, deverá ser intercalado, entre o medidor de pressão e a entrada do osciloscópio, um dispositivo que transforme as variações de pressão em variações de tensão. Na realidade, sensores utilizados nos sistemas de eletrónica embarcada, podem ser adaptados para servir como transdutores. Por exemplo, um sensor MAP pode ser utilizado corno transdutor de pressão de coletor. Entre os transdutores mais relevantes para o diagnóstico automotivo (fig. [6]) se destacam:

•Pinças de alta e de baixa corrente [2] » 8

®

Transdutores T

rsSC

F)

I

2)

mà

fjèj®

A;

[6]

Pinça indutiva de alta tensão [2] Transdutor de pressão/vácuo [3] Transdutor de temperatura

Estes transdutores fazem do osciloscópio uma poderosa ferramenta de diagnóstico automotivo. Requer, no que serão analisadas nos próximos capítulos.

entanto, o desenvolvimento de novas técnicas



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43

TRANSDUTOR .

DE

8

CORRENTE

Ponta (pinça) de Corrente

_

Como o seu nome indica, estas pontas transformam variações de corrente em variações de tensão, para serem visualizadas num multímetro convencional ou gráfico ou num osciloscópio. Na realidade, as pontas de corrente (pinças amperimétricas) de que trataremos neste item, são "pinças" que se instalam abraçando o condutor cuja corrente deseja-se medir. Diferentemente das pinças indutivas de alta tensão, as amperimétricas são pinças ativas, ou seja, precisam de alimentação. Basicamente, a ponta de corrente é um dispositivo transdutor que converte a intensidade de campo magnético associado a um condutor, peto que circula a corrente a ser medida, em um sinal de tensão que pode ser visualizado no osciloscópio ou multímetro gráfico. Lembrar que quanto maior é a corrente medida, maior é o campo magnético gerado. Por exemplo, um motor de partida consome uma corrente maior que a de um ventilador; como resultado, o campo magnético medido pela pinça será proporcionalmente maior assim como a tensão gerada na sua saída. Seu funcionamento está baseado no efeito HALL. A ponta da pinça aloja um sensor HALL, sensível à presença de campo magnético. Pelo sensor circula uma corrente de valor preciso, gerada na própria pinça, por um circuito eletrónico. A uma maior ou menor intensidade de campo magnético, provocado pela corrente a ser medida, verifica-se uma maior ou menor variação da corrente que atravessa o sensor (efeito HALL). Esta variação de corrente é transformada em uma variação de tensão de saída, cujo valor pode ser visualizado na tela do osciloscópio ou de um multímetro gráfico ou ainda, no mostrador de um multímetro convencional.

Ao contrário do que ocorre com o multímetro automotivo, onde a medição de corrente exige a abertura do circuito para intercalar as pontas (conexão intrusíva), o uso da pinça amperimétrica permite a medição sem a necessidade de perturbar o circuito. A pinça abraça o condutor por onde circula a corrente medida.

Além do maís, com o procedimento convencional só é possível medir correntes de até, 10 A, que é o máximo permitido pela quase totalidade dos multímetros automotivos existente no mercado. Já com a utilização da pinça amperimétrica, é possível medir correntes de até 1000 A. Em função disto, o uso de ponta de corrente, associada ao osciloscópio ou ao multímetro gráfico, na avaliação de circuitos eletro-eletrônicos, é uma ferramenta de diagnóstico das mais eficazes. Atualmente, há no mercado, dois tipos de pinças Pinça de Alta Corrente

Ponta de Baixa Corrente

amperimétricas: Seletor de Sensibilidade

•De alta corrente: Até 1000A; utilizadas para medir corrente de partida e de carga da bateria. Na maioria dos casos, não têm elevada resposta em frequência, ou seja, não conseguem acompanhar variações rápidas da corrente medida. São pouco precisas nas baixas correntes.

O'

Seletor de Sensibilidade1

:

•De baixa corrente: Até 60A ou 100A. Utilizadas para medir corrente com variações rápidas como a do primário da bobina de ignição ou de acionamento do injetor, por exemplo. Medem correntes a partir de 50 ou 100 mA.

[b] [a]

Os circuitos de sensores são projetados para trabalhar com níveis de corrente muito baixos (da ordem de míliampères) e, portanto, são mais bem testados analisando a onda de tensão. Por outro lado, os circuitos de atuadores não fornecem uma indicação conclusiva do seu desempenho, no sinal de tensão. Neste caso, a medição de corrente é a melhor forma de verificar o funcionamento. Isto é devido a que a corrente no circuito, é determinada pela tensão aplicada e pela resistência elétrica do mesmo. Sendo que esta última é determinada pela integridade dos componentes, a verificação do estado do circuito pode ser realizada medindo o fluxo de corrente.

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CapítuioS - TRANSDUTOR DE CORRENTE Fator de Calibração - Sensibilidade

Ponta de Baixa Corrente

A grande maioria das pinças possui um ou dois fatores de calibração. (sensibilidade) Este fator constitui a denominada "sensibilidade' e determina a correlação ( sãídã j ( Entrada } entre a corrente que circula pelo circuito medido e o valor de tensão de 100 mV/Ampère WM100 Ampère Pico saída da ponta. 10 mV/Ampère Máximo

Assim, no exemplo da figura, a pinça possui dois fatores selecionáveis:

1. 10mV/A (10 milivo/ts por ampere): Para cada ampere de corrente circulando, a ponta apresenta uma variação de 10 mV. Por exemplo, se a corrente for 3 A, a saída da pinça será de 30 mV. 2. 100 mV/A (100 milivolts por ampere): Para cada ampere de corrente a variação é de 100 mV. Assim, para 2,3 A, a saída será de 230 mV.

rsSÉHi

de SensibilidadeÿÿM[C]

Já, as pinças de alta corrente, que medem até 500Aou 1000A, utilizam fatores calibração de maior sensibilidade; por exemplo, 1 mV/A (1 milivot por ampere), pelo que, para cada ampere de corrente, a variação é de 1 mV. Assim, para 150 A, a saída será de 150 mV.

m Sentido da Corrente As pontas de corrente são sensíveis ao sentido da corrente. Para isso, possuem uma seta indicativa. Se a orientação não é a correta, a onda aparecerá invertida na tela,

Ajuste de Zero As pontas de maior precisão possuem " ajuste de zero" através do qual é feito o "zeramentó' do valor apresentado na tela antes de efetuar a medição.

Interface O valor da tensão de saída da pinça pode ser apresentado de duas formas, tanto no osciloscópio como no multímetro gráfico:

o.z A

a) Sem conversão: O valor medido pela ponta é apresentado na escala de mV. Ou seja, 0 operador deverá fazer a conversão dos valores em mV (milivolts), lidos na tela, para o valor em amperes correspondente.

Exemplo: Afigura [2a] mostra a tela de um multímetro gráfico com a onda de corrente do motor de partida durante 0 arranque, obtida com ponta de alta corrente, com fator de calibração de 1mV/A. O máximo da escala (com 10 divisões) é 0.2V (200mV), o que representa 200A (20A por divisão). As oscilações da corrente se devem à passagem das escovas sobre as barras do anel comutador do induzido e variam entre 120 A e 165 A, aproximadamente.

kV secundário

KV

0 10

corrente primária

6

A 0

, 2 mS/div

[2b]

A

0

12

[2a]

b) Com conversão: O próprio osciloscópio possui a opção de configurar o fator de calibração selecionado na pinça, e apresentar a onda na tela, na escala de amperes.

Exemplo: A figura [2b] mostra a tela de um osciloscópio automotivo de dois canais. O canal 1 apresenta a onda de tensão secundária, em KV (escala KV), obtida com a pinça indutiva de alta tensão. O canal 2 mostra a onda de corrente primária correspondente, obtida com uma pinça amperímétrica. O próprio equipamento faz a conversão e apresenta a onda na escala de amperes (escala A).

i

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45

Capítulo 8- TRANSDUTOR

DE

CORRENTE

-

iPonta de Corrente Aglieaçi© ao Diagnóstico Automotiveÿ Neste capítulo apresentamos uma coletânea de casos de aplicação da pinça de corrente no diagnóstico de dispositivos e sistemas eletroeletrônicos. Os exemplos apresentados a seguir não cobrem, de forma alguma, todas as possibilidades de diagnóstico; pretendem simplesmente, mostrar a potencialidade de esta técnica. O procedimento de diagnóstico com pinça de corrente pode ser aplicado praticamente, a qualquer dispositivo eletroeletrônico. No caso do sistema de ignição, como será visto adiante, a sua potencialidade se torna mais evidente no caso dos modernos sistemas COP (bobina sobre vela). a Verificação de Motores de Contínua

A figura [2c] mostra a tela de um osciloscópio com a onda de corrente de um ventilador de arrefecimento de duas velocidades, obtida com uma ponta de baixa corrente. O ponto 1 indica a corrente de pico ao ligar o ventilador na baixa velocidade. O ponto 2, com tensão aproximada de 220 mV (tensão de saída da ponta), indica o pico de corrente ao ligar o A/C, instante no qual, o ventilador passa a funcionar na alta velocidade.

350

mV

mtÿt350 A) ao alimentar o motor de partida devido a que, com o motor parado, a sua resistência é baixa, pelo que o consumo de corrente é alto.

0

*ÿ10 mV/Ampf-

0

O [3]

•Ponto 2: Ao começar a girar, nos bornes do motor aparece a força contra-eletromotriz (que se opõe à tensão aplicada) pelo que a corrente diminui para o patamar de 150 A aproximadamente.

•Ponto 3: Toda vez que um pistão se aproxima do PMS num ciclo de compressão, a velocidade do motor de partida diminui em função do maior esforço; com isto, aumenta a corrente drenada.

•Ponto 4; Uma vez iniciada a descida do pistão, diminui a compressão dentro do cilindro; com isto, se acelera o motor de partida e diminui a corrente.

Esta aplicação da ponta de corrente é um exemplo de teste de "compressão relativa", assunto tratado com mais detalhe nos Capítulos 14 e 15.

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Capítulo 8- TRANSDUTOR

CORRENTE

DE

Verificação de Bomba de Combustível O procedimento apresentado a seguir, pode ser aplicado a qualquer motor de contínua. As ondas de corrente dos exemplos são apresentadas sem conversão, ou seja, a escala de ganho está ajustada em miliVoIts O operador, conhecendo o fator de sensibilidade da pinça, deve realizar a conversão para ampères A figura [4a] apresenta a onda de corrente de uma bomba de combustível, obtida com "acoplamento AC", pelo que nao é possível concluir o valor médio da corrente; para isto, seria necessário selecionar o "acoplamento DC". No entanto, o que interessa neste caso é ter uma

definição adequada do sinal para verificar a regularidade das oscilações.

p cursor J cursorÿ uma rotação

gpa]

3-vtc

Vpmax -

tjs.

t

T

|Tensão Primária \



Corrente Primária

A Imax -

V

[C] Rampa da fase de carga da bobina.

Tensão Primária

[D] Fase de limitação de corrente.

A figura [2f] mostra as ondas de corrente e tensão para o caso de controle do primário pelo mecanismo de "rampa e disparo". Na onda secundária, a diferença a ser notada é a ausência das oscilações de início da fase de limitação de corrente, característícas estas, do controle por "rampa e limitação de corrente". Só existem aquelas oscilações [A] correspondentes ao início da fase de permanência [B],

KV

w

Tensão Secundária

[2f] Uma análise mais detalhada dos métodos de controle da bobina nos sistema de ignição por descarga indutiva, pode ser encontrada, entre outros, no livro "Controle Integrado do Motor".

64

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Capítulo 10- SISTEMA

DE

IGNIçãO

Ignição.Estática de Faísca Perdida Como mencionado, neste item somente serão analisadas as característícas particulares a estes sistemas que diferem do apresentado nos parágrafos anteriores para os sistemas convencional e estático puro. A característica básica do sistema de faísca perdida é que cada bobina alimenta as velas de cilindros "gêmeos", como mostrado na figura [3] com o esquema básico de conexão, As seguintes sâo aigumas características dos sistemas de faísca perdida que devem ser salientadas:

Q

looooof

H|fâSf8

+bat.

kV

(alta tensão) vela

vela negaitiva

ss. sentido da ] [ Ifli corrente de elétrons]

o positiva

:'==±=í> [3]

Os cilindros (gêmeos) cujos pistões compartilham a mesma posição do virabrequim, se movimentam juntos, sendo que quando um deles, por exemplo, está no ciclo de compressão, o outro está no ciclo de exaustão. As suas velas estão conectadas ao secundário de uma mesma bobina pelo que recebem, simultaneamente, o pulso de alta tensão. Portanto, se uma bobina apresenta defeito, pode eliminar a ignição dos dois cilindros a ela conectados.

> Existe a possibilidade que o defeito seja tal que somente um dos cilindros a ela conectados, seja afetado. Nos casos anteriores, não havendo sinal primário, não haverá a geração da alta tensão.

Assim como em sistemas convencionais, muitos sintomas de falhas somente aparecem sob carga. Para facilitar a análise dos circuitos, por convenção, define-se a corrente elétrica como um fluxo de cargas positivas que, saindo do pólo positivo de uma fonte de tensão, circula pelo circuito e volta ao pólo negativo. Na realidade, o que constitui a corrente elétrica é um fluxo de elétrons (cargas negativas) que, saindo do pólo negativo da fonte, retorna ao pólo positivo. Na figura [3], a fonte de tensão é o secundário da bobina que, no momento da faísca, gera uma voltagem com a polaridade indicada. Uma vez superada a tensão de ionização das folgas das duas velas, se estabelece uma corrente elétrica do positivo do secundário da bobina para o seu negativo. O fluxo de elétrons, como indicado, circula no sentido oposto. Numa das velas os elétrons circulam do eletrodo central para o lateral, em contato com o bloco do motor. Na outra, do eletrodo lateral para o eletrodo central. Na configuração de faísca perdida, cada bobina alimenta duas velas: por convenção, uma é positiva e outra "negativa". A convenção, positiva e negativa", surge em função da onda visualizada em um osciloscópio.

Reparar que uma onda, a "positiva" (fig.[4a]), se apresenta no sentido normal de visualização e a outra, a "negativa" (fig.[4b|), invertida. As figuras correspondem às ondas de ignição de cilindros "gêmeos".

Ignição Positiva

Ignição Negativa

J

I.

Observar o detalhe que os tempos de centelha de ambas as ondas são iguais. Assim, um tempo de centelha reduzido no cilindro #4, resultado do cabo de vela interrompido, por exemplo, se espelhará na onda do cilindro "gêmeo", o #1 , Isto é devido a [4b] [4a] que as velas e a bobina formam um circuito "serie" e, portanto, o que afeta a ignição de uma delas, se refletirá na onda de ignição da outra. Por sua vez, os osciloscópios automotivos, em função de terem pinças especificas para cabos de velas positivas e negativas, apresentam as ondas, todas no sentido normal.

Comojá mencionado, a característica principal dos sistemas de faísca perdida, é que há sempre, duas centelhas simultâneas: A do cilindro que está no fim do ciclo de compressão, que é a faísca " verdadeira", e a do cilindro gémeo, que está no fim do ciclo de exaustão, que é a faísca perdida".

•A " verdadeira" é a que provoca a combustão da mistura e, portanto, deve ser da ordem de 8 a 12 kV (na marcha lenta). »

A perdida acontece num ambiente que se encontra, praticamente, à pressão atmosférica. Portanto, é da ordem de 2 a 3 kV.

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65

Capítulo 10 - SISTEMA

DE

IGNIçãO

Afigura [4c] mostra a visualização das ondas de ignição ( verdadeira e perdida) no modo "parade" (ver "Modos de Visualização", a seguir). É o fabricante do sistema que define quais as velas positivas e quais as

negativas. Geralmente, nos motores de 4 cilindros, os cilindros 1 e 3 são os positivos e o 2 e 4, os negativos.

faísca principal

-'

"1

.faísca

i-v

«t—L I

'perdida

5 kV/div 10 mSídiv 11111

i

5 kV/div 10 mS/div]

I

[4c] [4d] Cabe mencionar que a visualização simultânea das duas centelhas (verdadeira e perdida), não é uma opção presente em todos os osciloscópios automotivos. Observar, na figura [4d], a onda de faísca perdida, onde o KVmax do cilindro 4 resulta superior a 5 kV, indicando a presença de uma interrupção "não autorizada". Também, uma tensão menor à da faixa indicada, pode apontar

para o mesmo tipo de defeito o qual resulta mais evidente na onda de ignição de faísca perdida. Observar que, na onda verdadeira, o defeito não se apresenta de forma tão conclusiva já que a diferença de KVmax dos cilindros 1 e 4 está dentro da faixa de 2 a 3 kV. (ver Capítulo 77)

+

Tensão de Disparo em Sistemas de Faísca Perdida Como salienta a figura [4ej, uma outra característica própria destes sistemas, é que as tensões de disparo das velas positivas resultam entre 2 e 4 kV (5%) menores que aquelas das velas negativas.

2 kV/div 10 mS/div]

[4e]

_Modos de Visualização _ _j As ondas de ignição podem ser apresentadas de diversas formas, na maioria dos osciloscópios automotivos existentes no mercado. Raster Parade

•j Sobreposto

.

L-w i—\_> i— 5 kV/div 10 mS/div]

——

i

,

|2 kV/div 1 mS/div 1 mS/div

1. Modo "Parade": A onda é apresentada com os eventos de ignição um depois do outro, na sequência da ordem de ignição. É a mais comum das formas de apresentação. Permite realizar a verificação comparativa dos KV de disparo. 2. Modo "Raster": As ondas são apresentadas na vertical, uma por sobre a outra. Basicamente, facilita a comparação do tempo de faísca e as características da linha de centelha.

3. Modo "Sobreposto": Modo pouco utilizado atualmente onde as ondas são apresentadas de forma sobreposta, uma sobre a outra. Permite a comparação da seção de combustão de todas as faíscas. Para a determinação do cilindro com defeito, utilizar um dos outros modos. O KVoltímetro pode ajudar também, a reconhecer o(s) cilindro(s) com falha; aqueles com tensão de disparo e/ou tempo de centelha fora de especificação. 4. Modo Individual: É o mais utilizado; permite a análise mais detalhada da onda já que utiliza toda a tela. No entanto, não permite realizar comparações, como acontece com os modos anteriores.

66

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Capítulo 10- SISTEMA

DE

IGNIçãO

Ponljs de Visualização As figuras a seguir, ilustram os pontos de instalação das pontas do osciloscópio, para a obtenção dos sinais apontados acima, juntamente com exemplos típicos de ondas.

Ignição Eletrónica

KV Tensão Secundário H

Ignição Eletrónica (fig. [6]) A pinça indutiva [1], instalada na saída de alta tensão da bobina, permite obter a onda de alta tensão de todos os cilindros. Para a identificação dos cilindros é necessária a pinça indutiva [2] de sincronismo, geralmente conectada no cabo de vela do cilindro 1.

BUIU

mJJ

©

©

Tensão Negativo do Primário

V

A onda de corrente primária é obtida com pinça de baixa corrente [4],

A onda de tensão primária pode ser obtida com pinça indutiva [3] ou com a ponta de tensão [5] com atenuador, colocada no negativo da bobina. Neste último caso, tomar cuidado, devido às altas tensões, de até 300V ou 400V, presentes no terminal.

íl A

& &

©

Pinça de alta tensão Pinça de baixa corrente Ponta de tensão c/atenuador

[6]

Ignição Estática - Faísca Perdida

Ignição Estática de Faísca Perdida Com negativo do primário disponível (fig.[7a]). O exemplo ilustra o caso em que são visualizados os sinais de alta tensão dc todos os cilindros. É necessário, portanto, que o osciloscópio possua um conjunto de pinças [3] indutivas ou capacitivas. Caso contrário, só poderá ser visualizado um cilindro de cada vez. O programa do osciloscópio se encarrega de apresentar todas as ondas como sendo de polaridade positiva.

(negativo disponível)

©Ia-

IO

o í 75

O v O 0

As dos cilindros negativos sáo invertidas. consegue através do uso de pontas positivas (conectadas aos cabos dos cilindros positivos) e negativas (conectadas aos cilindros As ondas de tensão [1] e de corrente [2] do primário são obtidas no cabo do negativo de cada bobina. A onda de tensão pode ser obtida também, com a

I

©

I

©

Tensão Primária

JC

©

Tensão Secundário 20

2r

KV

.mu

ponta de tensão com atenuador [4], colocada no terminal negativo de cada bobina.

pjnça de alta tensão

§55ÿ Pinça de baixa corrente

[7a]

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©5

©~

Corrente Primária

Geralmente, isto se

negativos).

Corrente do Primário

Ponta de tensão c/atenuador

67

Capítulo 10- SISTEMA

DE

IGNIçãO

Com negativo do primário não disponível (fig.[7b]). Para a visualização dos sinais do secundário valem as mesmas considerações do caso anterior [2). Por estar o módulo de ignição, integrado ao conjunto ("pack") de bobinas, o negativo das mesmas não é acessível, pelo que não é possível obter os sinais de tensão do primário. Já, a onda de corrente de todos os cilindros pode ser obtida conectando a ponta de corrente na alimentação do módulo ou na sua conexão à massa [1]. Neste caso, a onda de corrente deve ser visualizada em conjunto com a de alta tensão para identificação do cilindro a que corresponde cada onda.

Configuração mista (fig.[7cj). Mostra um caso de faísca perdida de um motor Toyota V6 em que metade dos cilindros possui a configuração COP (bobina sobre vela). As velas do outro banco de cilindros são alimentadas com cabos de alta tensão Ignição Estática - Faísca Perdida (negativo não disponível)

Conectores

Bobinas

das Velas

O

©

o O

20 Tensão Secundário

©

KV,

„©

O

o

o

O

o o

o o Igniç O O o

y Cabos de

N

©,

\

ffK

Alta Tensão

[7c]

Pinça de alta tensão Pinça de baixa corrente

[7b]

m Ignição Estática Pura

Corrente Primária

COP (bobina sobre vela) (fig.[8a]). Neste caso não é possível obter a onda de tensão secundária a não ser que se disponha dos prolongadores que permitam conectar cada bobina, uma vez retirada do seu alojamento, ao cilindro correspondente. A onda de corrente primária, com a visualização de todos os cilindros, como no caso anterior, pode ser obtida conectando a ponta na alimentação das bobinas [1] ou na conexão à massa do módulo [2], Neste caso, para a identificação dos cilindros, o osciloscópio deverá receber um sinal de sincronismo, obtido, por exemplo, com uma pinça indutiva de tensão, conectada ao negativo de uma das bobinas.

Conectar as pinças em [3] e [4], para visualizar as ondas de tensão e de corrente do primário de um cilindro em particular.

68

Ignição Estática COP

10

. ©

A

+bat

7

0

Corrente Primária

A

o 75

i.

J

Tensão Primária

II

V

A-4"r—

'

=

Pinça de alta tensão

[8a]

Pinça de baixa corrente

Humberto José Mana veila - HM Autotrônica

Capítulo 10 - SISTEMA

DE

IGNIçãO

Ignição Estática Bobina próxima da vela (fig.[8bj). Este caso é similar ao anterior, com a única diferença sendo a possibilidade de visualizar a onda do secundário já que, na maioria dos casos, os cabos de vela estão disponíveis para conexão das pontas de alta tensão [3], A onda de tensão primária, para cada cilindro, é obtida em [1], com a pinça indutiva e em [4] com a ponta de tensão, A onda de corrente, para cada cilindro, é obtida em [2], com a pinça de baixa

fo Corrente Primária ©| A 0 75

© O

corrente,

A onda de corrente primária, com a visualização de todos os cilindros, é obtida no cabo de alimentação das bobinas (não mostrado na figura ao lado).

(negativo disponível)

!

m

Tensão Primária

V

1°

©

©

©

o

4

Tensão Secundário 20

©

L

KV

mu L [8b]

Pinça de alta tensão Pinça de baixa corrente Ponta de tensão c/atenuador

Aplicação ao Diagnóstico de Falhas de Combustão1 É importante destacar que o objetivo da análise que será feita a seguir é somente, o de diagnosticar falhas de combustão para determinar se a origem das mesmas reside num defeito mecânico, no teor da mistura admitida ou no próprio sistema de ignição. Não serão abordadas as verificações necessárias para determinar o componente defeituoso. Se a conclusão for que a causa da falha reside no sistema de ignição, a determinação do componente com defeito, implicará na completa análise do referido sistema tanto do circuito primário como do secundário o que requererá, na maioria dos casos, o conhecimento das particularidades do sistema.

Para o diagnóstico de falhas de combustão, as características mais relevantes a serem analisadas, são, para a onda de tensão secundária, as da figura [9],

[1]

-

Tensão de pico ou tensão de disparo (KVmax) Príncipaimente, para falhas resultantes de defeito no circuito elétrico do secundário.

[2] - Linha de centelha As características analisadas são:

> >

KV, KVmax

.r©

Tensão de centelha, tensão de faísca ou tensão de queima (Kl/c) . Medida, aproximadamente, no ponto médio da linha. Tempo de centelha { tc) Pendente ou inclinação da linha de centelha

Para falhas resultantes de defeito mecânico (compressão) ou de composição da mistura.

[3] - Oscilações residuais produzidas peia dissipação da energia residual após o fim da centelha. Para defeitos na bobina ou no circuito de acionamento do primário.

KVc-

©

tc

t

[9]

[4] - Seção de permanência Para defeitos no circuito primário. Como será apresentado no Capítulo 12, a análise das ondas de tensão e corrente do primário também, podem

ser utilizadas no diagnóstico de falhas.



91

14

TESTES DE COMPRESSãO •COMPRESSãO RELATIVA •COMPRESSãO ESTáTICA

•COMPRESSãO DINâMICA Compressão Relativa

_

Um método alternativo ao de "Cancelamento de Cilindro1' é o teste de Compressão Relativa", que com a vantagem adicional de possibilitar a detecção de falhas de combustão originadas no sistema mecânico. É neste sentido que o teste de Compressão Relativa torna-se interessante, já que de forma rápida, ainda que não conclusiva, pode-se ter uma idéia do estado mecânico do motor. Caso o teste sinalize algum problema, o resultado conclusivo poderá obter-se efetuando os testes de Compressão Estática e Dinâmica.

A maioria dos analisadores de motores atuais tem a opção de realizar o teste de Compressão Relativa. Basicamente, o procedimento consiste em impedir a entrada em funcionamento do motor, durante 10 ou 15 segundos, enquanto é acionada a partida. Nesta fase, o analisador mede o consumo de corrente de bateria, provocado por cada cilindro, no ciclo de compressão. A seguir, é permitida a partida do motor. A medição é realizada utilizando uma pinça de alta corrente, instalada no cabo de alimentação do motor de partida ou no cabo de massa do negativo da bateria. Cilindros com melhor vedação exigirão um maior esforço do motor de partida, ou seja. uma maior drenagem de corrente durante o ciclo de compressão. Aqueles cilindros com menor compressão relativa, oferecerão uma menor resistência, exigindo uma corrente menor. Assim: O teste apresenta resultados relativos ao(s) cilindro(s) com maior consumo de corrente, durante o seu ciclo de compressão. A eles é assinalada eficiência de 100%; os outros cilindros recebem um valor menor, tomando como referência àquele(s) com eficiência de WO%. No entanto, este teste não é absolutamente conclusivo, já que não avalia a compressão efetiva. Assim, um motor, com desgaste similar em todos os cilindros, apresentará

resultados aparentemente bons, com todos os cilindros perto de 100% de eficiência.

Pelo contrário, o teste é uma verificação rápida que fornece uma visão geral do estado de desbalanceamento do motor. Uma conclusão definitiva exige a medição da compressão absoluta de cada cilindro, utilizando o medidor de compressão.

o -io

H

I-2° F £

O -30

-40

[%]

EP1 dl Rotação Média de Partida I 188 I

Normalmente, o resultado do teste é apresentado na forma de gráfico de barras no qual, cada uma delas representa o valor de compressão relativa. As barras são apresentadas na ordem de ignição.

[1a]

A figura [1a] mostra o resultado de um teste de compressão relativa realizado num motor V8, utilizando o equipamento de diagnóstico WDS da Ford.

205 O

o%-

-20

-60

-100

RPM

©

©

III [1b]

92

©

A figura [1b] mostra um teste similar realizado num motor de 4 cilindros, utilizando um multímetro gráfico. Para identificar os cilindros, o aparelho deve estar sincronizado com algum dos cilindros, geralmente, o número 1. Com analisadores mais antigos, este teste poderá ser de difícil execução em motores corn sistemas de ignição de faísca perdida ou COP (bobina sobre vela). Na figura [1b], as barras são apresentadas na ordem de ignição, sendo a primeira, aquela que corresponde ao cilindro utilizado para sincronismo. Portanto, é possível observar que o cilindro #4 apresenta uma compressão relativa em torno de 60% com relação ao cilindro #1 . Nestes casos, é recomendável repetir o teste, 2 ou 3 vezes.

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Capítulo 14 -TESTES

DE COMPRESSÃO

- RELATIVA/ ESTÁTICA/ DlNÂMICA

Se, como no caso do exemplo, o resultado não se modifica significativamente, pode concluir-se que o(s) ciiindro(s) com baixa compressão relativa não admite(m) mistura de forma conveniente ou não têm a estanqueidade (vedação) necessária.

A partir deste ponto, o problema no cilindro #4 poderá ser diagnosticado medindo a compressão real. Neste caso, o teste de Compressão Estática ou compressão durante a partida (ver adiante) resultou nos seguintes

valores: Ci!.#1 = 130 psi

Cii.#2 = 110 psi

Ci!.#3 =115 psí

Ci!.#4 = 50 psi

Como resulta evidente, o cilindro 4 apresenta uma queda de compressão estática superior aos 40% que deteclou o teste de Compressão Relativa. Isto é resultado da imprecisão deste último, já que o mesmo é um teste indireto, que mede diferenças no consumo de corrente e não a compressão efetiva.

Geralmente, o teste de Compressão Relativa apresenta melhores resultados em motores com menos de 6 cilindros. Para motores com um número maior, a interpretação torna-sc mais difícil devido ao aumento de ciclos de compressão por cada giro do virabrequim o que resulta numa menor variação entre ciclos, no consumo de corrente,

Geralmente, os analisadores que realizam este teste fazem também, uma avaliação do estado do sistema de carga da bateria já que, depois do motor entrar em funcionamento, verificam a corrente de carga.

Resumindo: O valor de eficiência assinalado a cada cilindro é relativo àquele com 100%

>

O teste deve ser realizado com a bateria em perfeitas condições de carga; caso contrário, os resultados poderão ser contraditórios: a cada teste realizado muda o cilindro com máxima eficiência.

>

Um valor de eficiência menor em 25% ou mais, com relação ao de maior eficiência, aponta para um problema de perda de compressão naquele cilindro.

>

Variações de até 15% ou 20%, de teste para teste, são aceitáveis.

Cabe destacar que o teste de Compressão Relativa, além de permitir a avaliação rápida do estado mecânico do motor, dá a possibilidade de discriminar possíveis falhas de combustão, provocadas por defeito mecânico, daquelas

resultantes de falha no sistema de ignição ou de alimentação de combustível. Assim, se o teste indica valores similares de eficiência (próximos de 1 00%) para todos os cilindros e a compressão real está dentro da especificação, eventuais falhas de combustão estarão relacionadas com a ignição ou alimentação de combustível.

Mecanismos para Impedir a Partida Geralmente, os analisadores utilizam o cancelamento da ignição para a realização do teste de compressão relativa. Nos veículos com catalisador, o procedimento deve ser aplicado com precaução para evitar o acúmulo excessivo de combustível no catalisador, observando um intervalo de 30 seg. entre testes. O recomendável é utilizar um método que iniba o sistema de alimentação de combustível e não a ignição, desativando os injetores (retirando o fusível), ou bloqueando a linha de combustível, se possível.

Compressão Relativa com Ponta de Alta Corrente Quando não se dispõe de um analisador com a opção do teste de compressão relativa, a verificação pode ser realizada corri osciloscópio ou multímetro gráfico, utilizando uma pinça de alta corrente instalada no cabo positivo ou negativo da bateria. Neste caso, compete ao operador analisar a onda de corrente e tirar as suas próprias conclusões. As bases de análise utilizadas são:

•Um motor com compressão similar em todos os cilindros, apresentará uma onda com variações regulares de corrente. Neste caso, todos os cilindros requerem um esforço similar do motor de partida.

‘ Um motor com valores de compressão diferentes, apresentará uma onda com algum tipo de irregularidade. Aquele(s) cilindro(s) com menor compressão requer(em) menor esforço e consequentemente, exige(m) menos corrente.

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93

Capítulo 14 -TESTES

DE

COMPRESSãO - RELATIVA/ ESTáTICA/ DINâMICA

A figura [2a] corresponde ao registro, em osciloscópio, da corrente de bateria de um motor de 6 cilindros, durante a partida. Observar que a escala já apresenta o valor de corrente em amperes, sinal que o programa do instrumento faz a conversão de tensão para corrente. A base de tempo é 160 mS/div. Cada máximo da onda de corrente representa o efeito da compressão de cada cilindro.

Í

215A

/ H

150

io

A

; iso U

â

m\

A

í>;

480 mS

0

[2a]

Assim, de forma simples, é possível constatar que o motor apresenta uma boa compressão relativa com o motor de partida e bateria em boas condições, 300

t

170A

Em função da regularidade da onda, conclui-se que todos os cilindros contribuem de forma equilibrada, o que, em principio, aponta para um motor com boa compressão relativa. As variações de corrente vão de um minimo de 1 70 A a um máximo de 21 5 A. Isto resulta numa amplitude H de aproximadamente, 45 A com corrente média de 190 A.

A figura [2b] corresponde ao teste de Compressão Relativa, mas, com uma vela retirada. Como a base de tempo foi ajustada a 320 mS/div é possível observar um número maior de ondulações. Reparar na diminuição do valor da corrente mínima nos pontos m, indicando a baixa contribuição do cilindro cuja vela foi retirada. Sem a vela, a compressão do cilindro é praticamente nula, o que requer um trabalho menor para movimentar o motor; como consequência, diminui o consumo de corrente.

R

300

h

i,LJ

[2b]

150l

Afigura [2c] apresenta um caso intermediário, onde os pontos P (que se repetem a cada 6 máximos da onda) indicam um cilindro com menor compressão, mas não nula. Observar que, se todos os cilindros tivessem compressão baixa, a onda seria similar à da figura [2a], mas, com menor amplitude H e menor valor de corrente média. Neste caso, a verificação conclusiva resultaria da medição da compressão efetiva.

:

í$j;

320 mS/div

[2c]

Da figura é possível também, deduzir a velocidade de rotação do motor durante o teste. Por ser um motor de 6 cilindros, o intervalo entre 6 picos de corrente (480 mS) corresponde a 2 ciclos de compressão do mesmo cilindro, ou seja, a duas voltas do virabrequim. Um giro, portanto, consome 240 mS ou 0,24 segundos. Em 1 minuto (60 segundos) o virabrequim gira:

60 seg / 0,24 seg = 250 rpm

As figuras [3a] e [3b] apresentam um exemplo de teste de Compressão Relativa, desta vez realizado com uma pinça de alta corrente conectada a um multímetro gráfico. A escala de ganho está ajustada em Volts pelo que, para conhecer o valor de corrente deverá conhecer-se o fator de conversão da pinça. Neste caso, isto resulta irrelevante já que o teste pretende somente, verificar a presença de eventuais irregularidades que indiquem cilindros com menor compressão.

W72

A

ã

1 =.

0

Is

[3a]

[3b]

A figura [3a] corresponde a um motor de 6 cilindros com compressão relativa equilibrada.

> A figura [3b] apresenta a onda de corrente com a vela do cilindro 2 retirada (ponto A). 94

Humberto José Manavella - HM Autotrônica

Capítulo 14 -TESTES

DE

COMPRESSãO - RELATIVA/ ESTáTICA/ DINâMICA

Quando necessário, para identificar o cilindro com baixa compressão, existem duas opções: Utilizar o medidor de compressão para verificar a compressão absoluta de cada cilindro. Utilizar uma pinça de sincronismo externo. Neste caso, a primeira onda corresponderá ao cilindro que fornece o sinal de sincronismo, seguindo-se o resto, na ordem de ignição. Em função de se utilizar o sinal de ignição como sincronismo, este sistema deve estar ativo durante o teste. Portanto, para evitar a partida, deve desativar-se o sistema de alimentação de combustível. /is figuras [d] e [e] foram obtidas com a pinça de sincronismo colocada no cilindro 7. Em função da ordem de ignição (1-6-5-4-3-2), o cilindro 2 ocupa à sexta posição (ponto A), com o pico de corrente ausente.

_

Compressão Estática ou Compressão no Arranque _

Este teste fornece valores absolutos de compressão e é uma medida da vedação ou estanqueidade dos cilindros quando em compressão. Para que todos os cilindros sejam testados sob as mesmas condições, a bateria deverá estar em perfeitas condições. Os passos a serem seguidos são: 1. Retirar todas as velas e instalar o medidor de compressão num cilindro. A válvula Schrader de retenção do medidor deve estar instalada. Zerar o medidor liberando a pressão residual. Desabilitar o sistema de ignição. 2. Com a borboleta totalmente aberta, para máximo fluxo de ar, dar partida por alguns segundos (mínimo de 4 ciclos), até estabilizar a medição. Nos veículos com catalisador, bloquear a alimentação de combustível. 3. Registrar o valor de compressão do primeiro ciclo e do último; repetir, duas ou três vezes o procedimento, liberando previamente, a pressão do medidor. Isto, para obter uma média de valores confiável.

4. Repetir os passos acima com todos os cilindros.

Quando não se dispõe de especificações do fabricante, com relação a valores de compressão, um procedimento alternativo é estimar o valor de compressão, multiplicando o valor da pressão atmosférica no local pela taxa de compressão. Por exemplo, se a taxa de compressão é 9 e a pressão atmosférica igual a 1 4,7 psi (pressão atmosférica no nível do mar) o valor de compressão estática esperado estará em torno de 1 30-1 35 psi.

Conclusões Com rotação de partida e borboleta totalmente aberta, o cilindro é preenchido completamente devido a que a restrição na admissão é mínima e a válvula permanece aberta por um tempo maior; com isto, o pistão consegue admitir uma carga completa de ar. O resultado é uma compressão em torno de 135 a 180 psi. Este valor diminui com a altitude do local. Um valor de compressão inferior a 90 psi, é indicação que a vedação do cilindro não é adequada. Em cilindro com problemas de vedação nos anéis, por exemplo, o valor de compressão aumenta pouco a cada ciclo do teste. No entanto, com tempo suficiente, consegue atingir valores similares àqueles dos outros cilindros. Portanto, limitar a não mais de 8 ou 10, o número de ciclos de compressão para cada cilindro. Um procedimento prático é realizar o teste de compressão "úmida" que consiste em despejar um pouco de óleo no cilindro e repetir o teste estático. Se, ao repetir, a compressão apresenta valores normais, a folga dos anéis é a causa do baixo valor anterior. O óleo despejado veda momentaneamente, a folga existente. No entanto, há casos em que excesso de óleo na câmara, provocado talvez, por guias de válvula ou anéis com folga, pode resultar em valores de compressão próximos dos normais, isto devido a que esse excesso veda os anéis. Neste caso, a fumaça no escape seria a manifestação evidente do problema. Assim, este teste não sempre é conclusivo quando o problema é consumo elevado de óleo resultante de folga nos anéis. Normalmente, uma quantidade de óleo alcança as paredes dos cilindros o que proporciona lubrificação para os pistões e anéis. Mas, nenhum excesso deve entrar na câmara de combustão.

Os valores medidos não devem variar em mais de 10% entre cilindros.

Quando os valores resultam superiores aos normais, a causa pode ser o acúmulo de carbonização. Isto pode resultar em detonação ou pré-ignição. Na maioria dos casos, a limpeza química resolve o problema. Em veículos com catalisador, verificar previamente, que o produto utilizado não prejudique o mesmo. Valores de compressão baixos para todos os cilindros, podem dever-se a eixo comando fora de sincronismo. Se este sintoma se manifesta em cilindros contíguos, a causa pode ser vazamento na junta.

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95

Capítulo 14 -TESTES DE COMPRESSãO - RELATIVA/ ESTáTICA/ DINâMICA Verificação do Fluxo de Ar Admitido (MAF) A verificação a seguir não é, no real sentido da palavra, um teste de compressão. No entanto, permite avaliar o estado mecânico do motor, de uma forma rápida, visualizando o sinal do sensor MAF ou VAF, durante o arranque.

Para isso:

•Desabilitar a injeção de combustível e abrir totalmente a borboleta. •Conectar o osciloscópio ao fio de sinal do sensor com a opção "Acoplamento AC", e acionar o arranque. 0 Sinal visualizado reflete as variações de fluxo no ar admitido. Não havendo defeito mecânico, a onda não deverá apresenta variações significativas de fluxo entre cilindros. Como em outros casos, esta técnica, por ser empírica, ou seja, fruto da experiência, requer a familiarização com sinais similares provenientes de motores em bom estado de funcionamento.

Compressão Dinâmica ou Compressão ení-Funcionamento O teste de Compressão Dinâmica permite avaliar a capacidade do motor de admitir e expulsar ar, eficientemente. Ou seja, de verificar a sua eficiência volumétrica.

Eficiência Volumétrica É a porcentagem de enchimento do cilindro relativa ao seu volume (cilindrada). Assim, uma eficiência de 80% indica que o cilindro admite só 80% da sua capacidade. A eficiência ou rendimento volumétrico varia com a rotação e restrições ao fluxo. Quanto maior a restrição, menor o rendimento. Portanto, a eficiência é mínima na marcha lenta e máxima na plena carga. Quando o motor funciona na marcha lenta, a borboleta está fechada, a válvula de admissão permanece aberta por um tempo menor e o pistão se movimenta com uma velocidade 4 ou 5 vezes maior se comparada com a de partida. A inércia faz com que o ar não consiga se movimentar tão rapidamente quanto o pistão. Como resultado, se reduz o volume de ar admitido em cada ciclo de admissão e com isto, diminui a eficiência. O fluxo de admissão está relacionado com: 1) a abertura (área da passagem) através da qual deve passar o ar, 2) com o diferencial de pressão {vácuo) que o impulsiona e 3) com a duração da admissão {tempo). Assim, para um diferencial de pressão e de abertura fixos, o fluxo depende do tempo. Se o diferencial de pressão aumenta, o fluxo também aumenta, mas, somente, até o limite que a área da abertura o permite. Assim, um eixo comando com carne de admissão gasto, será a causa de um baixo valor de compressão no cilindro correspondente; isto, devido à diminuição do volume admitido resultante do tempo menor que a válvula permanece aberta e da abertura parcial da mesma. De forma similar ao teste estático, o teste de compressão dinâmica fornece valores absolutos de compressão e c realizado com o motor em funcionamento. Os passos a serem seguidos, são: 1. Retirar uma vela e colocar no seu lugar, o medidor de compressão com a válvula de retenção instalada. Se for multiponto, desconectar o injetor correspondente. Em veículos com catalisador e que não sejam multiponto, aguardar um intervalo de 30 segundos entre teste e teste. Conectar o cabo de vela a um centelhador, para evitar fugas de tensão que possam danificar o módulo de ignição.

2. Compressão dinâmica na marcha lenta.

Dar partida, zerar o medidor e aguardar a estabilização da leitura com o motor na marcha lenta. A compressão lida será menor que aquela registrada no teste estático. Isto, devido a que a restrição ao fluxo causada pela borboleta, associada à maior velocidade de movimentação do pistão, se comparada rotação de partida, provocam um enchimento menor do cilindro. Valores normais estão na faixa de 50 a 65 psi, aproximadamente. Se for inferior a 40 psi, muito possivelmente haverá falha de combustão, já que a pressão não é suficiente para a combustão da mistura. Registrar a leitura. 3. Compressão dinâmica em aceleração rápida. Abrir rapidamente a borboleta, até totalmente aberta e retornar à marcha lenta. Esta leitura será maior que a de marcha lenta já que o pico de compressão acontece no instante em que é removida a restrição da borboleta e a velocidade do pistão ainda é baixa, próxima à da marcha lenta. Ou seja, por um breve espaço de tempo há um incremento na quantidade admitida de ar, com a velocidade de rotação praticamente a mesma. A leitura deve estar em torno de 80% daquela registrada no teste de compressão estática. Assim, se a compressão estática for 150 psi, a dinâmica deverá ser de aproximadamente, 120 psi. Registrar a leitura. 4. Repetir os passos acima para cada cilindro, reinstalando previamente a vela e reconectando o injetor, se necessário, daquele cilindro que foi testado.

96

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Capítulo 14 -TESTES

DE

COMPRESSãO - RELATIVA/ESTáTICA/ DINâMICA

Conclusões As seguintes conclusões são basicamente, para motores aspirados. Nos motores turbo poderá haver alguma variação nos valores de compressão na aceleração rápida. Tudo depende da rapidez com que a sobre-alimentação entra em ação. Nos motores com sobre-alimentação por compressor, já na marcha lenta podem verificar-se diferenças com relação aos valores aqui apresentados. O valor de compressão na aceleração rápida está em torno de 80% daquele do teste estático.

•Se o valor for menor que 80% ou 70%: O sistema de admissão de ar está causando a restrição. * Se o valor é superior a 80% (90% ou mais): O sistema de escapo está causando a restrição. Em muitos casos, o teste de compressão estática apresenta bons resultados e, no entanto, quando em funcionamento, o motor não consegue admitir o ar necessário. Isto, devido a restrições na admissão ou deficiência no comando de válvulas, defeitos estes que somente se evidenciam com o motor funcionando.

O teste de Compressão Dinâmica (na marcha lenta ou em aceleração) é apropriado para evidenciar problemas relacionados com o mecanismo de acionamento das válvulas e que se manifestam como falhas de combustão. Assim, valores normais de compressão estática e, baixos de compressão dinâmica, podem indicar, por exemplo, molas fracas. Nestes casos, com rotação de partida, as molas trabalham corretamente, mas não conseguem cumprir a função com rotações maiores; as válvulas flutuam. Dependendo do grau de enfraquecimento, a falha de combustão pode se manifestar, somente, no regime de carga parcial ou de plena carga.

Na maior parte dos casos e devido à falta de especificações, um recurso de diagnóstico importante é a comparação entre cilindros: Um valor menor de compressão dinâmica evidencia problema de fluxo de ar: restrição na admissão ou na exaustão. Os valores apresentados são meramente orientativos. Em função da falta de especificações precisas, relacionadas com estes testes, a experiência obtida com motores em bom estado, ajudará na obtenção de valores de referência. Geralmente, é recomendável, pela sua simplicidade, realizar uma primeira verificação do vácuo do coletor (ver Capítulo 16) para posteriormente, se necessário, aplicar os testes de compressão (de execução mais demorada).

1

ÍM

Compressa o Estática e Dinâmica

- Apiicação

A seguir, um exemplo de aplicação dos testes de compressão abordados neste capítulo. O motor é urn V6 de 2.5L (com sistema OBDII), que apresentava uma leve falha de combustão na marcha lenta e que desaparecia com o aumento de rotação. Estava gravado o código DTC P0304 (falha de combustão no cilindro 4) e a MIL (lâmpada de avaria) acesa.

Os testes de compressão apresentaram os seguintes resultados:

Cilindro> O

00O0 ©

Compressão Estática 180 180 180 90 190 185 Compressão Dinâmica 145 145 150 120 150 145 A

Teste Ainda não dispondo das especificações para este motor, resulta evidente que o cilindro 4 apresenta problema. Pelo fato que a baixa compressão se manifesta em ambos os testes, o defeito não está relacionado com a eficiência volumétrica, ou seja, com restrições na admissão ou no escape. No caso deste exemplo, os sistemas de ignição, de alimentação de combustível e a existência de vazamentos, foram verificados previamente sem apresentar defeito. A seguir, foi realizado o teste compressão "úmida" que não mostrou variação significativa no valor da compressão, descartando, em principio, problema nos anéis. Uma vez retirado o cabeçote, foi constatado que a causa era pistão com rachadura, local por onde perdia compressão. Lembrar que o teste de compressão estática ó uma medida da estanqueidade (vedação) do cilindro enquanto que o de compressão dinâmica é uma medida da eficiência volumétrica. Os testes de compressão poderiam ter sido complementados com a análise das ondas de ignição, o que ajudaria a determinar se a origem do problema era vedação do cilindro, alimentação de combustível ou o próprio sistema de ignição.

«CHI*

Autotrôníca

Humberto José Manavella - HM Autotrôníca

> 97

COMPRESSãO DE CILINDRO

—

15

«TRANSDUTOR ELETRóNICO DE PRESSãO

Em capítulo anterior foi salientada a utilidade dos testes de compressão no diagnóstico de falhas de combustão. Quando realizados com medidores mecânicos, o diagnóstico deve ser feito, na maior parte dos casos, com base na avaliação dos valores máximos das medições. Os testes podem também, ser realizados utilizando um transdutor eletrónico de alta pressão o que oferece novos recursos, como por exemplo, a visualização dos momentos de abertura e fechamento de válvulas e a verificação do sincronismo do eixo comando com o virabrequim. Em função dos procedimentos de teste serem os mesmos que aqueles baseados no uso de medidores mecânicos, a seguir, só serão analisadas as características adicionais que auxiliam o diagnóstico.

Condições para o Procedimento Para a realização do teste, um transdutor eletrónico de compressão (alta pressão) é instalado no lugar da vela do cilindro a ser verificado. A válvula Schrader (de alívio) do adaptador deve ser retirada para permitir a visualização das variações de pressão. Caso contrário, só a pressão máxima seria registrada.

O cabo de vela deve ser conectado a um centelhador para evitar fugas de tensão que possam danificar o módulo de ignição. Para evitar a partida do motor durante o teste, é necessário desativar a ignição ou a alimentação de combustível, isto último, recomendável no caso de sistemas com catalisador. Se o motivo do teste for verificar também, o sincronismo entre o eixo comando e a ignição, deverá eliminar-se obrigatoriamente, a alimentação de combustível. O teste pode ser realizado também, com o motor funcionando. Em sistemas multiponto, desativar o injetor correspondente ao cilindro sob teste. Nos sistemas monoponto, realizar a captura rápida do sinal, deixando um intervalo de no mínimo, 30 segundos entre testes para proteger o catalisador.

Onda Característica Afigura [1] apresenta os pontos significativos de uma onda de compressão típica, com rotação em torno de 1000 rpm.

cursor 2=0 li Ocursor 1 j* B ..

IO.1V/div

"H

|10 mS/div

\

•Pontos Significativos A. Fechamento da válvula de admissão. B. Corresponde ao PMS do cilindro. Com o fator de calibração do transdutor determina-se a pressão máxima. C. Começo da abertura da válvula de escape. D. Começo da abertura da válvula de admissão com a de escape ainda aberta.

D

t

A

A

i in TT

E. Fechamento da válvula de escape.

PMS PMI 0° 180°

-ír PMS 360°

PMI 540“

canal A canal B

I

PMS

720“

[1]

Da análise da figura surgem conclusões que podem ajudar no diagnóstico:

Com a base de tempo conhecida é possível determinar o avanço e os momentos de abertura e fechamento das válvulas.

> Conhecendo o fator de calibração do transdutor de pressão é possível calcular a compressão. Se a onda é obtida com rotação de partida, o valor é aquele correspondente à compressão estática ou de arranque. Se obtida com motor em funcionamento, o valor corresponde à compressão dinâmica. Nos casos como o do exemplo, ern que o instrumento só permite a escala de ganho em [volts/div], para obter o valor de compressão, é necessário conhecer o fator de conversão (psi/volt) do transdutor utilizado.

No canal B, o sinal da ponta indutiva conectada ao cabo de vela do cilindro analisado, permite a sincronização do sinal. Os picos de pressão correspondem ao ponto morto superior (PMS). Com base nestes sinais podem ser calculados o avanço da centelha e a rotação.

98

Humberto José Manavella - HM Autotrõnica

Capítulo 15- COMPRESSãO

DE

CILINDRO - TRANSDUTOR ELETRóNICO

a Verificação dos Momentos de Abertura e Fechamento das Válvulas A partir do valor de ajuste da base de tempo, é possível calcular a rotação e os momentos de abertura e fechamento os que, convertidos em graus de giro do virabrequim, permitem determinar se o eixo comando está dentro das especificações assim como, verificar o estado de desgaste dos carnes. Considerando que a base de tempo do exemplo é 10 mS/div, surgem os seguintes valores:

AP (delta P): Tempo entre picos de pressão =116 mS. É o tempo necessário para cumprir os 4 ciclos, ou seja, 720° de giro do virabrequim (2 voltas). Deste dado surge: Rotação do motor = (1/0,116) x 2x60 = 1034 rpm. Tomando como referência o valor de tempo do cursor 1 e deslocando o cursor 2 até o ponto de interesse, o osciloscópio fornece a diferença em mS, entre os referidos instantes. Fazendo a conversão, tem-se a diferença em graus. No exemplo, tomando como referência o PMS (cursor 1) e posicionando o cursor 2 no instante de fechamento da válvula de admissão (ponto A), a diferença fornecida pelo osciloscópio é TI = 23 mS (23 mS antes do PMS). Sendo que 116 mS equivalem a 720°de giro do virabrequim, resulta que o ponto A está a 144° antes do PMS. Para os outros pontos os valores são os seguintes:

> Ponto C: Diferença de 25,9 mS que resulta em +161 graus (depois do PMS de 0o)

Ponto D: Diferença de 58,3 mS que resulta em -362 graus (antes do PMS de 720°)

> Ponto E: Diferença de 48,3 mS que resulta em -300 graus (antes do PMS de 720°)

Análise da Onda de Compressão

_

A análise a seguir, corresponde a um motor funcionando na marcha lenta, obtida com um transdutor de 300 psi, durante o teste de compressão dinâmica. (fig.[2a]) Os pontos A indicam a máxima pressão do cilindro, que neste caso está em torno de 60 psi; marcam o fim do ciclo de compressão, instante em que o pistão atinge o PMS (mínima distância entre o pistão e o cabeçote). Os picos de máxima pressão estão separados por 140 mS o que resulta numa rotação de 860 rpm. Um cilindro em boas condições deve apresentar bordas de compressão e de descompressão, simétricas. O ponto B indica o valor médio do pico de pressão (metade do valor de pressão do ponto A) e deve ocorrer, aproximadamente, 30° após o [PMS 0o].

140 mS

6050

] borda de tvÿdescompressão

40-

SL

borda de compressão

3°-

20-

m r F<

10

0o

D-

180°

O pistão continua seu movimento de descida, mas, a pressão começa a aumentar devido a que a pressão no escape é maior que no cilindro O aumento continua até que ambas sejam iguais (ponto F). A mudança de pressão do ponto D ao F é denominada "rampa de exaustão" (fig.[2b]).

PMI

rzsincronismo

v/

i correto A

comando

“ avançado

yrw

comando fh ” atrasado

L

Mi

P M

s

G

if

i

j

-K /

360°

540°

720°

4 ângulo de giro do virabrequim >

A partir de B, a velocidade do pistão continua a aumentar ate que atinge o máximo, 90° após o PMS (ponto C). O pistão começa então, a diminuir a velocidade e continua a fase de descompressão, até que abre a válvula de escape (ponto D).

|Rampa de Exaustão|

|

Vê b.

0-

[2a]

{

Rampa de Admissão

A I Rampa de [T n \ Exaustão

Num motor em boas condições de sincronismo entre o eixo comando e o virabrequim, o ponto meio da rampa coincide com o ponto morto inferior (PMI) dentro de uma faixa de -10°/+15°.

A partir do [PMI 180o] o pistão começa a acelerar expulsando, assim, os gases resultantes da combustão. Entre 15° e 30° graus antes do [PMS 360o] (ponto G) a válvula de admissão abre para o início de um novo ciclo de admissão. Neste ponto, na maioria dos motores, é perceptível uma mudança de pressão. Quando, a partir do [PMS 360o], o pistão inicia o movimento de descida, a depressão gerada dentro do cilindro pelo novo ciclo de admissão, se sobrepõe à pressão presente no coletor de escape, e a pressão diminui até se equalizar com o vácuo do coletor de admissão. A válvula de escape fecha aproximadamente, no ponto I.

[2b]

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99

Capítulo 15- COMPRESSÃO

DE

CILINDRO - TRANSDUTOR ELETRóNICO

A variação de pressão entre os pontos Gel, cria a "rampa de admissão" (fig.[2c]). Num motor em boas condições de sincronismo entre o eixo comando e o virabrequim, o

[Rampa de Admissão) PMS+20°

ponto meio da rampa de admissão deve ocorrer 20° após o PMS numa faixa de tolerância de +/-100. Em motores com comando variável, na marcha lenta, o ponto meio da rampa ocorre, na maioria dos casos, 30° após o PMS.

vvd sincronismo A \ correio" IX

O patamar F a G representa a pressão média da câmara durante o ciclo de exaustão. Este valor resulta útil no diagnóstico de restrição no escapamento provocada por catalisador obstruído em motores em "V" com 2 catalisadores. Durante uma aceleração, o banco com restrição apresentará um valor superior de pressão.

comando *Si avançado* 1

TV

comando A A partir de I, o pistão continua a descer até atingir o [PMI 540o], ponto a partir do qual \ atrasado w inverte o sentido de movimento. No entanto, como a válvula de admissão está aberta, a [2c] pressão continua igualada àquela do coletor. A válvula de admissão fecha no ponto K, aproximadamente 50° depois do [PMI 540o], e a pressão começa a aumentar. A pressão de admissão (ponto J; "psi de admissão") deve ser aproximadamente igual à pressão de escape (ponto D; "psi de escape"). O ponto L, ao igual que o B, indica uma pressão metade da máxima e se localiza, aproximadamente, a 30° antes do [PMS 720°].

O patamar de pressão entre os pontos D e I, é criado pelo diferencial entre o vácuo do coletor e a pressão no escape. Quando se modifica este diferencial, na mesma proporção varia o patamar de pressão. Assim, quando o motor está na condição de rotação de partida (fig.[2d]), como no caso do teste de compressão estática, o vácuo no coletor apresenta valores entre 1 e 3 in-Hg e a contra pressão no escape é praticamente, nula. Como resultado, o patamar de pressão fica suficientemente reduzido pelo que, as conclusões resultantes da análise das rampas de escape e de admissão são irrelevantes. Entre as informações oferecidas pela análise da onda de compressão de partida, no caso do exemplo, se destacam:

O valor de compressão (neste caso, 7 33 psi). O momento de abertura da válvula de escape (ponto N; neste caso, 30° antes do PMI).

A velocidade de rotação de partida quando conhecido o ajuste da base de tempo. Neste caso, os picos estão separados por 380 mS o que resulta numa rotação de partida de 315 rpm.

380 ms

140 -f 130-120110 - 100908070605040302010-

o_:

[2d]

)

7

ò i 540° 720° 4 ângulo de giro do virabrequim 0”

180°

360°

sa Exemplos de Aplicação Neste item são apresentados alguns exemplos de aplicação do transdutor de pressão, na realização de testes de compressão. Como em outros casos, o sucesso na aplicação desta técnica de diagnóstico depende principalmente, da familiarização com o método e com as diferenças entre as ondas produzidas pelos diversos tipos de defeitos e aquelas correspondentes a um motor em bom estado. Marcha lenta: válvula de escape não abre 1) A figura [3a] mostra o resultado de 60um teste de compressão dinâmica válvula de admissão em aceleração. 50abre Para detalhes conceituais, ver capítulo anterior, que aborda o 40«-A teste, mas, utilizando o mesmo E-+j « medidor de compressão. s.3020-

10-

o-

_ escape válvula de\ não abre

\ válvula de admissão

[3b]

100

fecha

Compressão na aceleração rápida

aceleração

4 & marcha lenta

2+ vezes

[3a]

2) Afigura [3b] apresenta o resultado de um teste de compressão dinâmica aplicado a um cilindro com válvula de exaustão que não abre. Reparar nas rampas de exaustao (E) e de admissão (A), exageradas. No entanto, o valor de compressão (57 psi, aproximadamente) resulta normal. Reparar que o teste de compressão realizado com medidor mecânico, possivelmente não detectaria este defeito.

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Capítulo 15- COMPRESSãO Válvula de Escape: mola quebrada 15-

CILINDRO - TRANSDUTOR ELETRóNICO

DE

Partida: válvula de admissão não abre

10-

Marcha lenta: válvula de admissão não abre

30

s

| compressão Wbaixa

yÿCQfflpíGSSãO

baixa

205"

compressão variável

m

a

Q.

0-

-5-10-

[3c]

10-

0° 180° 360° 540° 720°

0°l 180° 360° 540° 720°

'Iválvula de\\u y\

vi

admissão não abre

psi de escape/admissão desigual

válvula de y admissão não abre

0-

[3d]

[3e]

. .. . .

3) Afigura [3c] apresenta o resultado de um teste de compressão dinâmica. Amola de escape quebrada provoca a variação da pressão máxima assim como, a diferença entre o "psi de escape" e o "psi de admissão". 4) As figuras [3d] e [3e] mostram os resultados dos testes de compressão estática e de compressão dinâmica para o caso de um cilindro cuja válvula de admissão não abre. Reparar nos baixos valores de compressão e na leve assimetria entre as bordas de compressão e de descompressão. 5) A figura [3f] corresponde à onda de compressão de um motor 3.5 V6 DOHC (duplo comando) na marcha lenta. Os sintomas eram: Marcha lenta irregular e falta de potência nas acelerações. Nenhum DTC gravado na memória e o sincronismo entre os sinais do sensor de rotação (CKP) e do eixo comando (CMP) era o correto. O vácuo de coletor se manteve baixo e constante, tanto na marcha lenta como a 3000 rpm, fato este que descartou a possibilidade de catalisador entupido.

0°

.

180“ 360“ i540° 720°

: 1 Li

j.JL

n*ÈRA

í A figura representa tanto a onda obtida num cilindro do banco 1 como j do banco 2 e mostra um significativo atraso das rampas de exaustão E [3f] e de admissão A (ver fig.[2b/c]), com relação às marcas do PMI (180°) e PMS (360°), apontando para um problema de sincronismo mecânico entre o virabrequim e os eixos comando. O defeito resultou da folga criada na engrenagem da correia dentada, pela trava do virabrequim, permitindo que este se adiantasse com relação aos comandos que são, em última instância, os que determinam a calagem do conjunto de válvulas. O fato da engrenagem ser solidária à roda fónica, explica o correto sincronismo entre os sinais dos sensores CKP e CMP.

Conclusão O apresentado neste capítulo é uma extensão dos procedimentos que utilizam o medidor mecânico de compressão. No entanto, em função da sua sofisticação, a utilização plena requer tempo de experimentação e conhecimento conceituai. Ainda que não se possua o equipamento necessário, espera-se que a análise dos exemplos apresentados contribuam a uma melhor compreensão do funcionamento do motor de combustão interna. Com o objetivo de auxiliar na análise, nas figuras são indicados os instantes significativos do ciclo (PMI e PMS), característica esta não disponível nos osciloscópios automotivos. Assim, uma vez visualizada e congelada a tela com o sinal, deverá proceder-se a identificar tais pontos significativos utilizando os cursores.

Como mencionado, os valores apresentados são ilustrativos de casos típicos de motores ciclo Otto e Diesel. Deve ser lembrado que existem no mercado mundial, motores (ciclo Miller ou Atkinson) que funcionam sob princípios similares, mas, nos que a calagem de válvulas, por exemplo, varia bastante.

As causas de defeito assim como as soluções apontadas na análise dos casos apresentados, não abrangem todas as situações que poderão se apresentar na prática; não substituem, portanto, as informações fornecidas pelos fabricantes no relativo à solução de defeitos. O seu único objetivo éode fundamentar a aplicação dos conceitos apresentados e auxiliar o raciocínio na análise do defeito. As possíveis causas assim como as soluções apresentadas dependemprincipalmente, da configuração do sistema diagnosticado, o qual, por sua vez, é influenciado pelos avanços tecnológicos.

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VERIFICAçõES COM MEDIçãO DE VáCUO

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Conceito O valor absoluto e o comportamento do vácuo de coletor constituem recursos importantes para o diagnóstico, principalmente, da condição mecânica do motor.

Os valores de vácuo de coletor dependem das condições ambientais do local: temperatura, altitude. Assim, se, na marcha lenta, ao nível do mar, o vacuómetro indica 22 inHg (560 mmHg), a 1000 metros de altitude o vácuo será de 19 ou 20 inHg (480 ou 500 mmHg) . Nos modernos motores com controle eletrónico, as variações levam em consideração as correções no avanço da ignição e no teor da mistura, aplicadas pela unidade de comando, para compensar a mudança na pressão atmosférica.

A combustão completa da mistura é obtida quando, na marcha lenta, a centelha acontece entre 10 e 15 graus de giro do virabrequim, antes do pistão atingir o PMS, que é o ponto de máxima compressão. O avanço da centelha tem por objetivo permitir que a frente de chama se propague dentro da câmara e que a sobre-pressão resultante da combustão, aconteça, precisamente, nesse momento de máxima compressão. Se o avanço da ignição é excessivo, a combustão torna-se instável com a possibilidade de aparecimento de falha de combustão e detonação. Neste ponto o vácuo é máximo. A redução do avanço resulta numa marcha lenta mais estável. Se a centelha acontece com atraso maior que aquele que propicia a sobre-pressão máxima, a combustão da mistura não consegue exercer a força máxima sobre o pistão. Neste caso o vácuo diminui. De forma similar, o vácuo diminui assim que a mistura varia da estequiométrica para rica ou para pobre.

n Testes Primeiramente, serão apresentados procedimentos de diagnóstico que podem ser realizados utilizando tanto o vacuómetro como o transdutor eletrónico, conectados ao coletor de admissão. Em capítulo posterior, serão abordados procedimentos que utilizam os transdutores eletrónicos e que permitem conclusões mais precisas a

partir da análise das ondas resultantes.

Sempre que possível, conectar o vacuómetro a uma tomada sem obstruções e suficientemente ampla como para não abafar as variações. Isto devido a que, dependendo da configuração do coletor, o ponto de conexão pode ter uma influência considerável na precisão e validade das leituras. Sempre que possível, conectá-lo a uma tomada central do coletor, evitando conexões longas, já que isto provoca atrasos e/ou abafamento das variações do sinal. Uma mangueira longa ou de diâmetro insuficiente, funciona como um "filtro" das variações do vácuo, diminuindo a amplitude das mesmas. Na avaliação dos resultados dos testes, uma consideração importante a ter presente é que o valor absoluto do vácuo do coletor está diretamente relacionado com a velocidade de rotação do motor e com a posição (abertura) da válvula de aceleração (borboleta). ®

Teste na Partida

Sem injeção nem ignição (rotação de partida) e com borboleta fechada, quanto mais rápido gira o motor, maior é o vácuo gerado. Mantendo a mesma rotação e abrindo a borboleta, o vácuo diminui. Este teste é similar ao teste de Compressão Estática e da mesma forma, serve para avaliar a condição mecânica do motor.

•Durante a partida, um motor em boas condições mecânicas produz entre 3 e 6 inHg (75 e 150 mmHg) (fig.[1a]). Quanto maior o vácuo, mais rapidamente entra em funcionamento.

•Quando a rotação de arranque não é constante, o vácuo também varia. Se a variação é errática, a causa pode estar no sincronismo das válvulas. Se o vácuo é normal, mas, diminui ritmicamente, a causa pode ser um problema de compressão.

‘20

15

10

30 vácuo

fes-jri-ngjg [1a]

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Humberto José Mana veila - HM Autotrônica

Capítulo 16- VERIFICAçõES ®

COM

MEDIçãO DE VáCUO

Teste em Funcionamento

Com o motor em funcionamento, a medição de vácuo permite conclusões rápidas em função de que a alimentação de combustível e a ignição, têm influência direta na rotação. Por exemplo, se motores idênticos funcionam com a mesma abertura da borboleta, aquele que admite mistura pobre, girará com rotação menor a daquele que admite a mistura correta. Se a borboleta é aberta o suficiente para manter a mesma rotação em ambos, o vácuo diminuirá em função que a maior abertura reduz a restrição à passagem do ar; há um aumento da eficiência volumétrica. Isto leva a conclusão de que a medição do vácuo fornece uma indicação bastante precisa do estado de funcionamento do motor. Quanto maior o vácuo, para uma determinada condição de rotação e de abertura da borboleta, melhor é o funcionamento do motor. Por outro lado, um valor de vácuo inferior ao normal para a condição de rotação e carga em que se encontra o motor, é indicação de defeito. No entanto, a causa não pode ser identificada de forma imediata, mas, como será visto a seguir, a correta interpretação das leituras de vácuo podem auxiliar bastante no processo de diagnóstico. É importante salientar que todos os valores apresentados a seguir, são aproximados. Com o motor quente e em funcionamento é recomendável verificar o vácuo na marcha lenta, em carga parcial e durante uma desaceleração com borboleta fechada. 1. Na marcha lenta o vácuo deve ser estável, sem flutuações acentuadas e estar entre 17 e 22 inHg (450 e 550 mmHg) (fig.[1b]). Estes valores dependem da altitude do local onde é realizada a medição. 2. Acelerar até 1000-2000 rpm e manter a rotação. Depois de uma queda durante a abertura da borboleta, o vácuo deve retornar a um valor próximo daquele de marcha lenta. Se o sistema possui válvula EGR, esta pode abrir pelo que poderá haver uma leve queda de vácuo. Neste caso, o aconselhável é desativar a EGR e repetir o teste.

3. Repetir o passo anterior a 3000 rpm. O vácuo deverá ser similar ao anterior ou maior. 15 20

10 5-

t

m

f 2 Quando o simples monitoramento das funções e dispositivos não for conclusivo, a UC deverá aplicar testes ativos ("intrusivos") .

NOTA,

r"r> Plausibilidade (racionalidade) dos sinais recebidos e emitidos

__

Capacidade de conversão do catalisador r"~> Correto funcionamento de subsistemas (monitorização e testes ativos)

.,

O sistema de diagnóstico OBDIIpoderá ser desativado sempre que a temperatura ambiente forinferior a -7oCoem altitudes superiores a 2500 metros. Isto, sempre que o fabricante demonstre que, nessas situações, o resultado do monitoramento não seria confiável.

> Sistema de controle da mistura Catalisador

Para atingir as metas propostas pelo padrão, a UC do motor deve supervisionar, basicamente, os seguintes sistemas e dispositivos, quando presentes no veículo:

Sistema de ignição (detecção de falhas de combustão) Sistema de injeção de ar secundário (AIR)

Sistema de recirculação de gases de escape (EGR) Sistema de controle das emissões evaporativas (EVAP)

Transmissão automática (caso um defeito na mesma afete o nível de emissões) Todos os componentes, sensores e atuadores, relacionados com as emissões

Válvula termostática e PCV ("blow-by") Para detectar falhas que possam afetar o nível de emissões, em alguns casos, a UC deve aplicar testes ativos, de forma automática e sem perturbar o funcionamento normal do veículo. Por exemplo, para avaliar o funcionamento do sistema de controle de emissões evaporativas (figura ao lado), a UC deve verificar periodicamente a estanqueidade do mesmo, ou seja, que não existam fugas ou vazamentos.

Assim, a UC deverá isolar o sistema (tubulação e dispositivos em cinza), fechando a válvula de purga e a entrada de ar, aplicar uma sobre-pressâo ou vácuo no mesmo, e avaliar a possível queda de pressão ou do vácuo durante um período determinado. Uma variação além do especificado será indicação de falta de vedação apropriada.

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Válvula de Purga

entrada de ar

Coletor Válvula de

Vapor O sistema de controle da mistura deve estar funcionando em malha fechada. Memória ,

i :

g

Monitor de TPS: Sinal estabilizado Teste de atividade do sensor de 02 TKÿaltiEGO: Funcionando em malha fechada Teste do aquecedor

A ,

J

_

vi

r

[1a] Só nesse momento é que o sistema de diagnóstico poderá fazer a verificação passiva do nível de atividade do sinal da sonda e determinar se está operando corretamente. O teste do nível de atividade verifica (para detalhes, ver Capítulo 25 "Monitor do Sensor de 02"):

•Resposta da sonda. Avalia a "rapidez" com que 0 sensor reage a mudanças no teor da mistura. •Estado da sonda. Sonda inativa; indicação de mistura rica oupobre constante. Em teoria, 0 fabricante deveria informar, no manual de serviço, quais os critérios de habilitação adotados para cada teste de diagnóstico.

O não cumprimento dos critérios de habilitação e/ou a presença de eventuais falhas, podem, em certas circunstâncias, impedir 0 funcionamento de alguns

SCANNER i DTC : P0135

£

H02Sll-Circuitofll| Aquecedor

.[Monitor Sensor Oj

-ÿsuspenso

O

monitores. j Monitor Catalisador suspenso Assim, uma sonda Lambda defeituosa impede a Monitor AIR-» suspenso [1b] execução do "Monitor do Sensor de 02'. Há casos, ainda, em que certos monitores dependem da completa realização de outros monitores para sua execução. Por exemplo, uma sonda defeituosa, não só impede a execução do monitor correspondente à mesma, mas também, a execução do "monitor do catalisador1', "monitor EGR' e "monitor AIR'. (fig.[1b]) Nos casos em que não se cumprem os critérios de habilitação, os monitores podem assumir um dos seguintes estados: a) Pendente:

Isto acontece quando a lâmpada MIL/LIM está acessa em função de um outro monitor ter detectado falha. Por exemplo, o sistema de diagnóstico não executará 0 Monitor do Catalisa¬ dor se há falha armazenada correspondente ao sensor de O2 pós-catalisador. Como 0 monitoramento do catalisador tem como base a informação deste último, continuar com a exe¬ cução poderia produzir resultados inconsistentes.

b) Em conflito: Esta situação se dá quando dois monitores, que utilizam estratégias similares, são executados simultaneamente. Por exemplo, se 0 Monitor de Ajuste de Combustível está em andamento, 0 monitor do sistema EGR deverá esperar até que seja concluído 0 primeiro. Isto, devido a que ambos utilizam a estratégia de modificar a relação ar/combustível, para verificar o correto funcionamento dos sistemas monitorados. c) Suspenso: A situação ocorre quando há "pendente" (ver Capítulo 21), algum código DTC que poderá provocar a falha do teste em andamento.

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Capítulo 20- OBD II - MONITORES

-

Palavra de Estado I/M Estado dé Prontidão A Palavra de Estado l/M (Inspeção c Manutenção) ou de Estado de Prontidão, e um conjunto de Indicadores, gravado na memória, em número igual ao de monitores definidos em OBDII (fig.[2a]). Nesse conjunto, cada um dos referidos indicadores representa o estado de atividade de um determinado monitor de diagnóstico, isto, com a indicação de "Completado" ("0"), "Não-Completado" ("1 ") ou "Não-Suportado" ("0"), Na literatura original (inglês) o conjunto é denominado Código de "Readiness".

> Não-Completado (1): Indica que o monitor correspondente, não foi

iífr-f E

Unidade de

Comando£ÿ Palavra de Estado l/M

0

i

Microprocessador ]

[Memorial

r

a •

0 1 0 1 1 l X | 0 11 |o

[2a]

lxI

executado ainda. Ou seja, não foram satisfeitas, até o momento, as condições de habilitação para que o mesmo seja realizado,

> Completado (0): Indica que o monitor foi executado. Nada diz respeito do resultado do teste. Mesmo com falha detectada durante a execução, o parâmetro indicará "completado". No entanto, se houve falha, a mesma estará gravada na memória. k Não-Suportado (0): Significa que o monitor não se aplica ao sistema de injeção/ignição em questão. Ou porque não é necessário, ou porque o dispositivo ou função testada não está presente.

Estado de Prontidão Indicadores de l/M

SCANMERir Indicadores

0;

01101

EGR fftf-sístema ! [ L sistema EVP L

l/M

I

catalisador

L sistema AIR

01101101 -

-componentes ajuste de combustível

L falhas de combustão L- aquecedor sensor de 02

[2b]

'T monitor,não executado "0" monitorÿexecutado

Dependendo do equipamento de diagnóstico utilizado, os indicadores podem ser apresentados individualmente, com a legenda que os identifica ou, nos scanners mais simples, como um conjunto de "bits", que formam a "Palavra de Estado l/M’. Neste caso um "bit" (correspondente a um determinado monitor) com valor ”1" indica "monitor não completado" e com valor "0", ” monitor completadd' . Nos casos em que não há legenda que identifique os diversos indicadores (fig . [2b]) , é responsabilidade do fabricante do scanner definir a que monitor corresponde cada posição da "Palavra de Estado l/M’.

Já, a figura [2c] apresenta as telas de um scanner com a descrição dos indicadores e 0 estado dos mesmos. Os indicadores da Palavra l/M assumem o estado de ” não-completado” nos seguintes casos: 0

A bateria ou a L/C foram desconectados.

•O veículo é novo e ainda não foirealizado nenhum ciclo de condução OBDII (ver adiante). (DTC) foram apagados da memória.

•Os códigos de falha

a Sistemas e Circuitos não Monitorizados

Estado dos Monitores não-contínuos -

Catalisador.... Cat Aquecido Sist. EVAP, ... Sist. AIR Refrig. A/C.... Sensor 02.... Aquec. 02.... Sist. EGR Válv Termost.

I

||

completo .N/A .incompl. .N/A .N/A .completo .completo .incompl, .completo

Estado dos Monitores | contínuos -

-

Falha Combust. Comp.Abrang... Contr.Mistura....

.ativo .ativo .ativo

[2c]

O padrão OBDII não prevê 0 monitoramento direto de todos os dispositivos relacionados com as emissões. Ainda com 0 aprimoramento tecnológico e sofisticação dos monitores, os sistemas OBDII não conseguem verificar diretamente certas condições de falha. Como resultado, podem passar despercebidas ou implicarão na gravação de um DTC correspondente a algum componente ou sistema que na realidade, não é o causador do defeito. A seguir, exemplos de defeitos não detectados diretamente:

> Pressão de combustível. Em motores de ciclo Otto de injeção indireta, a UC não detecta filtros entupidos,

linha de combustível obstruída, regulador defeituoso. Estas falhas podem resultar em condição de funcionamento constante com mistura rica ou pobre. Nestes casos, são os monitores do Sensor de O2 ou de Ajuste de Combustível que poderão acusar a falha. Motores, tanto de ciclo Otto de injeção direta (GDi) como de eido Diesel, incorporam sensores de

pressão de combustível.

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Capítulo 20 - OBD II - MONITORES Circuito secundário da ignição: Excetuando os sistemas de ignição com "sensoríamento de compressão" ou com "sensoríamento da corrente de ionizaçãd', a UC não consegue detectar, diretamente, defeitos na bobina, velas, interferência entre cabos de vela ou cabo com fugas ou interrompido. Estes defeitos, no entanto, podem ser detectados pelos monitores de Falhas de Combustão ou do Sensor de 02. Compressão nos cilindros. A UC não detecta desbalanceamento entre cilindros. Quando significativo, o desbalanceamento é detectado pelo monitor de Falhas de Combustão. Sistema de escape: A UC não detecta escapamento com vazamento ou obstruído, ou catalisador entupido. Estes defeitos podem provocar falha nos monitores do Sistema EGR, de Ajuste de Combustível ou de Falhas de Combustão. O Monitor do Catalisador detecta basicamente, a degradação da eficiência de conversão.

Defeitos mecânicos nos injetores: O sistema de diagnóstico não detecta injetores obstruídos, colados ou inadequados. Estas falhas podem ser acusadas pelos monitores de Ajuste de Combustível, de Falhas de Combustão ou do Sensor de Oxigénio. Altos Níveis de NOx: Atualmente, só os motores GDi com sensor de NOx conseguem avaliar diretamente esta condição. No resto do casos, não há monitoramento específico para esta situação pelo que não é possível identificar diretamente, defeitos que provocam altos índices de NOx, como por exemplo:

•Excessivos níveis de carbonização no coletor de admissão, válvulas e câmara de combustão.

•Excessiva contrapressão no escape.

•Combustível de baixa qualidade ou octanagem. O apresentado acima é mais significativo ainda, nos sistemas pré-OBDIl, os quais, na maioria dos casos, possuem uma quantidade menor de monitores.

Aplicação dos Indicadores de Estado de l/M - Estado de Prontidão A intenção da denominação "l/M" (Inspeção e Manutenção) é a de salientar que 0 referido conjunto de indicadores pode ser utilizado nas seguintes situações: 1. Para a confirmação de que os defeitos foram solucionados de forma satisfatória. Após a realização do reparo, os códigos devem ser apagados e 0 veículo, conduzido de forma tal que todos os monitores sejam executados. Isto último é verificado na Palavra de l/M, através do scanner. No caso de todos os monitores terem sido executados (indicadores de l/M com "completado”) e não havendo código de falha gravado (nem "pendente!' nem ” confirmado"), o defeito foi eliminado. A condição de monitores com a indicação de "não completadd' e a ausência de códigos de falha na memória, não assegura a correção do defeito. O estado dos indicadores de l/M somente informa se um determinado monitor de diagnóstico foi ou não executado. Nada diz respeito de eventuais falhas encontradas durante a execução do mesmo. 2. Para complementaras verificações realizadas numa linha de inspeção veicular. Neste caso, utilizando um scanner genérico, pode verificar-se que todos os indicadores estejam no estado “ completadd sem gravação de códigos de falha. Caso contrário, é cancelado o teste de inspeção. Isto é devido a que:

Quando os DTCs são apagados, os indicadores são colocados no estado "não completado ", Quando todos os monitores são executados, os indicadores passam à condição de "completado " Neste caso, se houve detecção de falha, o código DTC correspondente estará gravado na memória. Cabe ressaltar, que para 0 caso de sensores múltiplos, como 0 de O2, os testes devem ser realizados para todos os sensores, antes que 0 indicador de l/M correspondente seja colocado no estado "completadd'. H Palavra de Estado l/M e a Inspeção Veicular

Possivelmente, em futuro próximo, a verificação de emissões, através das informações de diagnóstico OBDII, substitua aquela feita com analisador de gases de escape. A inspeção não mais utilizará a medição das emissões reais no escape, mas, seguirá um roteiro indireto de verificação, utilizando 0 equipamento de diagnóstico.

Os requerimentos básicos que deverão ser satisfeitos, para 0 veículo ser aprovado, incluem: 1. A lâmpada MIULIM deverá iluminar com ignição ligada e motor parado. 2. A lâmpada MIULIM deverá apagar ao ligar 0 motor. 3. Através do scanner deverá ser verificado que 0 parâmetro "Estado MIULIM' está na condição ” desligado" 4. Os Indicadores de Estado l/M ( Estado de Prontidão) deverão estar na condição "completado" 5. Não deverá haver códigos DTCs gravados na memória

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Capítulo 20- OBD II - MONITORES

Ciclos òu Períodos de Operação Em OBDII existe o conceito de ciclo ou período de operação, que é o intervalo de funcionamento do motor, entre ligar e desligar a chave de ignição. Podem ser de 3 tipos: "Ciclo de Condução", "Ciclo de Condução OBDIl-OBDBr" e Ciclo de Aquecimento'.

Ciclo de Condução Na literatura original, este ciclo é denominado "trip" (do inglês: viagem) e requer que seja dada a partida com o motor "frio" e na sequência, conduzir o veículo até atingir a temperatura normal de funcionamento. O próximo ciclo de condução só começará após o motor ser desligado, atingir novamente o estado de "motor frio" e na sequência ser ligado. Durante o eido de condução, o veículo é operado de forma tal que são satisfeitos todos os critérios de habilitação para um determinado monitor e, como consequência, o mesmo é executado. Outro monitor de diagnóstico, com outro conjunto de condições, para o qual não foram satisfeitos todos os critérios de habilitação, não considerará este período de operação, como sendo um ciclo de condução. Se durante a execução for detectada falha, o DTC correspondente será gravado. Se a falha for do tipo "A" (ver Capítulo 2 7), será gravada como "confirmada" e a lâmpada MIL, ligada. O código pode ser recuperado através do Modo 3. (ver "Modos de Teste" no Capítulo 21) Se a falha for do tipo "B" (ver Capítulo 21), o código será gravado como pendente'" no primeiro ciclo e poderá ser recuperado através do Modo 7. No próximo ciclo consecutivo com a presença da falha, o código será gravado como "confirmado" e recuperado através do Modo 3.

As características dos diversos ciclos de condução, necessárias para que determinados monitores sejam executados, podem variar sensivelmente entre fabricantes e até, entre modelos de um mesmo fabricante. Há casos, por exemplo, em que o monitor EVAP não será executado até que o ciclo de condução necessário aconteça após o motor permanecer desligado (frio) por um período 8 horas como mínimo.

Ciclo de Condução OBDIl-OBDBr É uma sequência de condução do veículo (aceleração, desaceleração, deslocamento a velocidade constante)

que permite a execução de todos os monitores de diagnóstico suportados e resulta na indicação de " completado" em todos os Indicadores de Estado l/M. Em outras palavras, o ciclo de condução OBDII permite que todos os monitores sejam executados pelo menos uma vez, após a memória de falhas ter sido apagada. O ciclo de condução adotado pela norma OBDBr é o FTP-75 utilizado nos EE.UU., o qual, geralmente, deve ser realizado em estrada e pode demandar entre 10 e 20 minutos. Na Comunidade Européia o ciclo utilizado é o NEDC. No entanto, resultam similares entre si.

Por outro lado, na maioria dos casos, os indicadores passarão ao estado de " completados" através do uso normal do veículo, mas, num tempo indeterminado. Como regra geral, pode-se dizer que, dirigindo o veículo, numa sequência de "parada/movimento" a velocidade de aproximadamente, 50 km/h, seguida de 5 a 7 minutos de condução a velocidade constante de aproximadamente, 80 km/h, deveria permitir a execução de todos os monitores. No entanto, existem situações nas quais não todos os testes e/o monitores são executados com o uso normal do veículo; isto, devido ao não cumprimento de certas condições de habilitação. Para contornar esta situação, já que o veículo deveria sair da oficina com todos os monitores executados, alguns fabricantes incorporam, no sistema de diagnóstico, procedimentos próprios (não especificados em OBDII) com o objetivo de que todos os testes previstos possam ser realizados na oficina.

Ou seja, através do equipamento de teste proprietário é possível, nesses casos, ativar todos os monitores suportados e assim, configurar convenientemente, todos os indicadores da palavra l/M no estado "completado" A continuação, e para confirmar o reparo, deve verificar-se que não exista DTC gravado. Portanto, nestes casos, o Ciclo de Condução OBDII, serve de " controle final de qualidade" dos reparos efetuados.

Nas situações em que a única forma de "completai11 todos os monitores, seja seguindo a sequência especificada pelo fabricante, este recomenda que o ciclo de condução OBDII seja realizado por duas pessoas: uma dirigindo o veículo e a outra, lendo as instruções da sequência a ser executada. Um fator que dificulta a realização do ciclo de condução OBDI I é que alguns monitores têm critérios de habilitação que dependem da execução completa de outros monitores.

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Capítulo 20- OBD II MONITORES Por exemplo, para que o Monitor do Catalisador seja executado, entre outras condições, o Monitor dos Sensores de 02 deve ter sido completado sem detecção de falha.

Como exemplo e a título ilustrativo, a figura mostra o ciclo de condução OBDII (ciclo FTP-75).

| Ciclo deCondução OBDII - OBDBr \ aceleração a 90 km/h 1/2 acelerador

marcha lenta acessórios ligados 2,5 minutos

aceleração

desaceleração final

a 90-95 km/h

sem freio e

embreagem 3/4 de acelerador

velocidade constante 90 km/h 3 minutos

©

O

desaceleração a 35 km/h sem freio e

©

£> velocidade constante 90-95 km/h 5 minutos

©

©

©

embreagem

X %

T partida a frio ECT < 50 °C

1. O ciclo começa com a partida a frio do motor. A unidade de comando verifica a temperatura do líquido de

arrefecimento e a compara com temperatura ambiente. É considerado motor frio se:

•Temperatura do motor < 5CPC

•Temperatura do motor e do ambiente, estão dentro de 6°C uma da outra

2. O ciclo prossegue com funcionamento em marcha lenta, por 2 minutos. Durante esta fase são executados os seguintes testes:

Aquecedor dos sensores de 02; Injeção de ar secundário não intrusivo; Verificação de ausência de fluxo de purga no sistema EVAP; Falhas de combustão; Ajuste de combustível] este último, no caso de que o sistema já esteja funcionando em malha fechada.

_

3. Aceleração com metade de abertura da borboleta até atingir 90 km/h. Durante esta fase são executados

os seguintes diagnósticos:

|

Falhas de combustão-, Ajuste de combustível] Fluxo de purga do

canister]

4. Condução a velocidade constante (90 km/h). Durante esta fase são executados os seguintes diagnósticos:

Resposta do sensor de 02, Teste intrusivo no sistema de ar secundário; EGR; Purga do canister; Falhas de combustão; Ajuste de combustível 5. Desaceleração a 30 km/h. Durante esta fase são executados os seguintes diagnósticos: I Sistema EGR, Purga do canister, Ajuste de combustível

A desaceleração deve ser realizada sem aplicar o freio e com a marcha maisalta engatada (sem aplicar a embreagem), isto último, no caso de transmissão manual. 6. Aceleração aplicando 3/4 do acelerador até atingir 90-95 km/h. Durante esta fase são aplicados os mesmos diagnósticos que na fase de aceleração anterior.

7. Condução a velocidade constante (90-95 km/h). Nesta fase são executados os segintes monitores:

I Catalisador, EGR, Ajuste de combustível] Sensor de 02; Purga do canister. 8. Desaceleração final. São aplicados os mesmos testes de diagnóstico que na desaceleração anterior.

A norma OBDBr define um único tipo de ciclo ou período de condução como sendo a ação de colocar o motor em funcionamento e movimentar o veículo, seguindo-se uma condução aleatória durante a qual poderão ser detectadas as anomalias eventualmente presentes.

Ciclo ou Período de Aquecimento A norma OBDII define eido de aquecimento como um período de operação do veículo, no qual, após a partida, a temperatura do motor sobe 22°C e atinge, como mínimo, 70°C. A UC determina a condição de partida a frio, comparando as informações dos sensores de temperatura do motore do ar admitido. A norma OBDBr denomina este ciclo de Período de Aquecimento.

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Capítulo 20- OBD II - MONITORES

Lâmpada Indicadora de Defeito OBDII - MIL/LIM Quando são satisfeitos os critérios gravação de um DTC "confirmado" (ver Capítulo 21), é ligada a lâmpada MIL ou Lâmpada Indicadora de Mau Funcionamento (LIM segundo a norma OBDBr), a qual permanece acesa enquanto a falha estiver presente e até 40 ciclos de aquecimento após a falha ter desaparecido. A MIL/LIM deverá acender quando a ignição for ligada, devendo permanecer apagada após o motor entrar em funcionamento caso não seja detectada qualquer anomalia.

Iluminação da Lâmpada MIL/LIM Uma consideração muito importante é que, no ambiente OBDII, não todos os defeitos provocam a gravação de um DTC no primeiro ciclo de condução em que são detectados. Como será visto adiante, algumas falhas devem permanecer durante dois ciclos de condução consecutivos para que ilumine a MIL/LIM e o DTC seja gravado como "confirmado". No primeiro ciclo, a falha fica "pendente" na memória e a MIL/LIM, não ligada. Com um equipamento genérico só será possível verificar as falhas "pendentes", isto, se for suportado o Modo 7. (ver Capitulo 21)

Uma característica dos sistemas OBDII é a possibilidade de visualizar, no equipamento de teste, o estado em que a lâmpada deve encontrar-se no momento do teste. Assim, quando solicitado, na tela do scanner deve aparecer o "Estado Comandado" da lâmpada MIL com mensagens similares às seguintes:

MIL COMANDADA: Ligada ou MIL COMANDADA: Desligada Estas mensagens refletem o comando gerado na unidade de comando o qual deve coincidir com o estado da lâmpada no painel. A não coincidência é indicação de falha na lâmpada o no seu circuito. A MIL/LIM ligada não dá certeza da existência de defeito. Em alguns casos só assinala talpossibilidade. Falhas intermitentes podem não mais estar presentes, ainda que a MIL permaneça acesa. A lâmpada MIL/LIM é desligada depois de 3 ciclos de condução consecutivos sem a falha presente. Já, o DTC associado permanece na memória como "confirmado" por 40 ciclos de aquecimento. Os DTCs relacionados com o ajuste de combustível ou com falhas de combustão permanecem por 80 ciclos de aquecimento. Após isto, são mantidos no "Histórico de DTCs", se esta opção estiver implementada no programa da UC.



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OBD II - MODOS DE DIAGNóSTICO

21

Introdução O presente capítulo aborda os modos de diagnóstico segundo o especificado nos documentos da SAE/ISO correspondente ao padrão OBDII aplicado nos veículos de ciclo Otto, produzidos nos EUA, Europa e Japão. O objetivo é fornecer subsídios conceituais para a análise da norma brasileira (OBD-Br) a qual contém especificações similares.

A norma OBDII define 9 "modos de teste genéricos!' que devem estar implementados na unidade de controle do motor e que podem ser acessados por qualquer equipamento de diagnóstico genérico. As unidades implementam também, os "modos de teste proprietários", particulares a cada fabricante. Estes são similares àqueles presentes nos sistemas pré-OBDIl (sistemas OBD ou OBDI), sem padronização nenhuma, os que, como apresentado no Capítulo 3, implementam, basicamente, os seguintes modos de teste: Modos de Teste em Sistemas Pré-OBDIl

Leitura e apagado de falhas gravadas na memória: Modo Falhas Teste de atuadores: Modo Teste deAtuador Leitura de parâmetros de funcionamento do motor: Modo Contínuo

Como será visto a seguir, os modos de teste OBDII, contemplam as mesmas opções. Um detalhe muito significativo a salientar é que, até o momento (ano 201 5), o padrão OBDII, só define um único teste de atuador, correspondente ao sistema EVAP (emissões evaporativas). Como já mencionado, a norma OBDII especifica o mínimo de informações que o sistema de diagnóstico, implementado na UC de todo veículo que adere à norma, deve fornecer através do equipamento de teste, de forma padronizada. Este é o modo "genérico". Os modos padronizados, que se aplicam à norma OBDII, estão especificados na norma J1979 da SAE e mais recentemente, nas normas ISO 15xxx. Cabe ressaltar que os equipamentos de teste proprietários assim como, aqueles de terceiros, podem apresentar os modos de teste genéricos da forma como estão especificados na norma ou bem, com outras denominações. Isto quer dizer que os referidos equipamentos deverão fornecer todas as informações definidas na norma, não importando a forma de apresentação dos dados. Corresponde ao fabricante do equipamento informar quais modos são suportados e o formato adotado. Assim, no mercado é possível encontrar as seguintes categorias de equipamentos de diagnóstico ( "scan-tooT segundo a norma OBDBr):

Equipamento proprietário. Atende todos os sistemas de eletrónica embarcada de todos os modelos da montadora. No caso do motor e transmissão, o equipamento fornece as informações genéricas especificadas na norma, mais as proprietárias. Equipamento de terceiro. Na maioria dos casos, atende só alguns sistemas de eletrónica embarcada de alguns modelos de determinadas montadoras. Nestes casos, o equipamento emula o equipamento proprietário. No caso do motor e transmissão, o equipamento fornece as informações genéricas, especificadas na norma, mais as proprietárias. Equipamento genérico: Só permite acessar as informações especificadas na norma OBDII para todo veículo que adere à mesma.

No que segue e para a identificação dos diferentes modos, utilizaremos indistintamente, a sigla "Modo x" ou "Modo $0k' Esta última forma é a utilizada nos documentos da SAE, entidade que originou o referido padrão no fim dos anos '80. No âmbito da ISO, a norma 15031 utiliza a denominação "Serviço $0x", adotada também, pela OBDBr. No que segue serão utilizadas indistintamente, as notações "Modo x", "Modo $0x" ou "Serviço $0x". A forma "$0x" identifica um número expressado na notação "hexadecimal". É o formato utilizado no protocolo de comunicação entre o equipamento de teste e as unidades de eletrónica embarcada, para definir de forma precisa o modo ou parâmetro solicitado.

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Capítulo 21 - OBD II MODOS DE DIAGNóSTICO H

Modos de Teste OBD II Modo $01: Monitoramento dos parâmetros de funcionamento do motor. Este modo permite:

- Leitura dos parâmetros do modo contínuo, ou seja, dos parâmetros de funcionamento, - Conhecer a condição do sistema de diagnóstico com a indicação do estado dos monitores (completados ou não), informação esta, contida no "Quadro Instantâneo de Parâmetros" -

ou "Palavra de Estado l/M". Conhecer o estado em que deve encontrar-se a lâmpada MIL.

Modo $02: Apresentação do “Quadro Instantâneo de Parâmetros - QIP' ("freeze frame"). O padrão OBDII especifica que, para a falha mais prioritária relativa às emissões, devem ser gravadas as informações do estado de funcionamento, no momento de detecção da falha. Modo $03: Solicitação dos códigos de falha armazenados Este modo reporta os códigos DTC "confirmados", (ver também, Modo 7)

Modo $04: Apagar códigos de falha confirmados” e “pendentes”. Modo $05: Apresentar resultados dos testes relativos aos sensores de oxigénio

Modo $06: Resultados dos testes de diagnóstico dos monitores (contínuos e não-contínuos) Basi¬ camente, este modo apresenta os resultados da execução dos monitores OBDII:

•Falhas de combustão •Falhas no controle da mistura •Componentes ligados às emissões •Catalisador

•Catalisador aquecido (quando presente) •Emissões evaporativas (EVAP)

•Injeção de ar secundário (AIR) •Sensores de oxigénio •Aquecedor do sensor de oxigénio •Recirculação dos gases de escape (EGR) •Válvula termostática Modo $07: Códigos pendentes dos sistemas monitorados de forma contínua e não-contínua O Modo 7 reporta o resultado de testes de componentes do motor e transmissão, relacionados com as emissões, que são monitorados tanto de forma contínua como não-contínua. Para que um DTC seja reportado no Modo 7, a única condição é que o monitor que pode gerar esta falha esteja operando, mesmo que depois não seja completado. Modo $08: Solicitação do controle de sistemas, testes e componentes (testes de atuadores) Modo $09: Solicitação de informações do veículo

•Número de identificação da calibração (CID) que São apresentadas, entre outras:

identifica o software gravado na UC.

•Número de identificação do veículo (VIN) Modos $06 e $07 - Revisão de Especificação 2005 Originalmente, o padrão OBDII especificava que deviam ser apresentados entre muitas outras coisas, os resultados dos testes de monitoramento contínuo e de monitoramento não-continuo. Para os testes de monitoramento não contínuo (testes executados só uma vez a cada ciclo de condução) foi assinalado o Modo 6. Já, o Modo 7 foi dedicado à apresentação dos resultados dos testes de monitoramento contínuo, os quais podem modificar-se a intervalos de algumas centenas de milissegundos. Este modo simplesmente apresentava os "códigos pendentes1' assim que estes eram detectados. A partir de 2002, a regulamentação OBDII foi atualizada no que diz respeito aos Modos 6 e 7. A modificação foi

implantada a partir dos modelos 2004/2005. Com a nova especificação, o Modo 6 passou a apresentar o resultado dos testes de monitoramento contínuo e não-contínuo. Da mesma forma, o Modo 7 passou a fornecer os “códigos pendentes" tanto para os testes de monitoramento contínuo como para os de monitoramento não-contínuo. Também, nesta nova especificação, o Modo $05 (Resultados do Monitor do Sensor de 02) foi suprimido e a sua funcionalidade, incorporada ao Modo $06.

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Capítulo 21 - OBD II MODOS DE DIAGNóSTICO

Parâmetros de Funcionamento do Motor - Modo $01

_2

A norma OBDII define uma série de parâmetros padronizados que constituem o que, nos sistemas pré-OBDIl, é identificado como Modo Contínuo ou Modo Listar Dados. Nos sistemas OBDII, esses parâmetros devem ser visualizados obrigatoriamente, no equipamento de teste genérico. Cada fabricante, por sua vez, no modo proprietário, adiciona sua lista particular de parâmetros, o que configura o modo "enhanced' (que pode ser traduzido como modo "acrescido'' ou "avançado"). No diagnóstico, os parâmetros do Modo S01 são utilizados da mesma forma que aqueles do Modo Contínuo de sistemas pré-OBDIl. Na norma OBDII estes parâmetros são identificados com a sigla PID $xx. Os parâmetros genéricos, definidos originalmente na norma OBDII, são:

•Pressão Absoluta do Coletor de Admissão [kPaA]

•Rotação do Motor [rpm] •Temperatura do Ar [eC] •Estado do Sistema de Combustível.

Apresenta o estado relacionado com o funcionamento em malha aberta ou fechada, em que se encontra o sistema de controle de mistura do banco #1 e do banco #2.

o funcionamento em malha aberta em função do motor não ter atingido as condições necessárias para a operação em malha fechada. Não há indicação de falha.

o Circuito Aberto. Identifica

o Circuito aberto em função de condições de condução. Identifica o funcionamento em malha aberta em função do regime de operação do motor: aceleração, desaceleração, etc. Não há registro de falha. o Circuito aberto devido a presença de falha. Identifica o funcionamento em malha aberta em função

de falha no sistema de controle da mistura. o Circuito fechado. Identifica a operação normal em fmalha fechada. o Circuito fechado com falha. O sistema opera em malha fechada, mas, com pelo menos, a detecção de falha em uma sonda. Quando neste estado, o controle de mistura é feito em função, somente, da informação de um dos sensores. Este estado só é possível em sistemas equipados com mais de uma sonda dedicada ao controle de mistura. Há registro da falha.

•Carga Calculada do Motor (CLV) [%]. Este valor é calculado pela UC em função da informação do fluxo de ar admitido e da pressão barométrica. Representa a relação entre o fluxo (volume) real admitido e o máximo fluxo possível, para esse motor, corrigido pela pressão barométrica.

CLV-CWCMN

correção de pressão

•Temperatura da Água [°C] •Ajuste de Combustível de Curto Prazo [%]. Apresenta o valor da correção de curto prazo do banco #1 e do banco #2.

•Ajuste de Combustível de Longo Prazo [%]. Apresenta o valor da correção de longo prazo do banco #1 e do banco #2.

•Pressão de Combustível [kPaG]. Quando disponível, apresenta a pressão da linha de combustível. o

Velocidade do Veículo [km/hora]

«

Avanço da Ignição [graus]

•Fluxo do ar Admitido [gr/s]. Apresenta a massa do ar admitido •Posição da Borboleta [%] •Localização dos Sensores de 02 Indica, na forma de palavra de estado (8 posições) a presença e localização dos sensores de 02.

•Tensão de Saída do(s) Sensor(es) de 02[V]. Apresenta a tensão do sinal de até, 8 sensores: 4 do banco #1 e 4 do banco #2, juntamente com 0 valor do ajuste de combustível de curto prazo associado a cada um. Se 0 sensor não é utilizado para o cálculo do ajuste, em alguns casos, pode ser apresentado o valor 99%.

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Capítulo 21 - OBD II MODOS

DE

DIAGNóSTICO

•Estado do Sistema de Injeção de Ar Secundário. Os possíveis estados deste sistema, são: •Injeção de ar antes do catalisador •Injeção de ar depois da entrada do primeiro catalisador 8

Desvio do ar para a atmosfera ou sistema desligado

•Tipo de Protocolo. Quando presente, este parâmetro especifica o tipo de protocolo de comunicação utilizado entre a UC e o scanner: CARB; EPA; OBD; OBDII ou sem vínculo com OBDII.

Parâmetros do Modo $01 (Modo Contínuo) - Revisão 2005 A versão original da norma OBDII definia, para o Modo $01 (modo contínuo) aproximadamente, 30 parâmetros. A revisão de 2005 aumentou esse número para mais de 60 para os veículos com protocolo CAN. Entre os novos parâmetros, os mais significativos são: ®

8

®

«

Tempo de Funcionamento do Motor. Apresenta o tempo transcorrido desde a partida.

Distância Percorrida desde a Iluminação da MIL. Este parâmetro é útil na determinação do tempo de existência da falha. Porcentagem Comandada de Abertura da EGR [%]. Indica a porcentagem de abertura da EGR. Fechada = 0%; Totalmente aberta = 100%. Não corresponde ao fluxo de gases recirculados; só a abertura que a UC está comandando.

Erro de EGR [%]. Apresenta o desvio entre a abertura comandada e o valor real indicado pelo sensor. Aplica-se aos sistemas EGR com sensor do grau de abertura da válvula.

Erro de EGR [%] = ®

®

-

Posição Real Abertura Comandada X100 Abertura Comandada

Pressão de Vapor do Sistema EVAP [Pa] Porcentagem Comandada de Purga do Canister [%], Apresenta a porcentagem de purga do canister comandada pela UC. Pode ser útil na análise de problemas de ajuste de combustível.

•Nível de Combustível [%]. Esta informação é importante no caso de avaliar a não execução de alguns monitores. Por exemplo, o Monitor de Falhas de Combustão só é executado se o nível de combustível no tanque for superior a 15%. Um outro caso é aquele do Monitor de Emissões Evaporativas para cuja execução alguns fabricantes requerem que o nível de combustível esteja entre 1 5% e 85%.

®

Ciclos de Aquecimento. Apresenta o número de ciclos de aquecimento desde que foram apagados os DTCs gravados na memória, através do Modo $04. Para ser considerado um ciclo de aquecimento, a temperatura do motor deve aumentar pelo menos, 22°C depois da partida e atingir como mínimo, 70°C.

•Pressão Atmosférica [kPa], Apresenta a pressão barométrica do local. Útil para diagnosticar problemas relacionados com sensores MAP e MAF.

®

Carga Absoluta [%]. Representa o valor normalizado da massa de ar admitida por ciclo de admissão do motor. Varia entre 0% e 95% ou 100% para motores aspirados e entre 0% e 400% para motores turbo. Resulta útil na avaliação da eficiência volumétrica. "Load_ABS' é a sigla utilizada na especificação e pode

aparecer em scanners importados. Load_ABS

= Carga Absoluta[%] =

Massa de Ar Admitida [gr/seg]

1,184 xCIL[lts]x

BEQL

X100

60x2

cilindrada ®

Carga Percentual[%\. É similar ao parâmetro "Carga Calculada" ao qual foi adicionada a correção por temperatura. Atinge 1 00% com borboleta totalmente aberta, a qualquer altitude e RPM, tanto em motores aspirados como em sobre-alimentados. Indica a porcentagem do torque máximo disponível. Load_PCT

Fluxo de Ar Adimitido Fluxo de Ar Máximo para essa RPM

= Carga Percentual [%] =

„ Pressão no Nível do Mar

Pressão no Local

correção de pressão

TAA +273 X100 \ 298

o

correção de temperatura

TAA. Temperatura do ar ambiente. Load_PCT. É a sigla utilizada na norma OBDII e pode aparecer em scanners importados.

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Capítulo 21 - OBD II - MODOS DE DIAGNóSTICO •Temperatura do Catalisador [°C]. Apresenta a temperatura do substrato. Este valor pode ser aquele

recebido do sensor correspondente, se presente, ou um valor calculado a partir da informação de outros sensores.

•Tensão de Alimentação da UC

•Relação de Equivalência. Representa o fator Lambda informado pelo sensor de Relação Ar/Combustível ou sensor de 02 de Banda Larga.

•Relação de Equivalência Comandada. Representa o fator Lambda que a UC está aplicando à mistura

admitida e que deve resultar similar, por exemplo, àquele fornecido por um analisador de gases. A discrepância de valores é indicação de defeito decorrente do comando da UC não resultar na ação desejada. Utilizado em sistemas com sensor de Relação Ar/Combustível ou de 02 Banda Larga.

•Tensão de Saída do(s) Sensor(es) de Relação Ar/Combustível [V] •Corrente do Sensor de Relação Ar/Combustível [ma]. Apresenta 0 valor

do sinal do(s) sensor(es) de

Relação Ar/Combustível que operam por corrente.

•Posição Absoluta e Relativa da Borboleta [%] •Posição do Pedal do Acelerador [%] •Posição Comandada do Atuador do Acelerador [%]

Utilizados em sistemas com acelerador eletrónico.

-

_

_ Modo Falhas Modo $03/$Q7 Lembrando, 0 Modo 3 permite recuperar os códigos de falha gravados como confirmados'' e o Modo 7, aqueles gravados como "pendente". Em ambos os casos, a estrutura de códigos é a mesma.

a Códigos de Falha No ambiente OBDII os códigos de falha são denominados com a sigla DTC. Cada DTC se compõe de uma letra e 4 algarismos. A letra pode assumir os seguintes valores:

P - Identifica falhas associadas ao conjunto de força (motor e transmissão) C - Identifica falhas associadas aos sistemas eletrónicos da estrutura do veículo B - Identifica falhas associadas aos sistemas eletrónicos da carroçaria U - Identifica falhas associadas aos sistemas de comunicação (redes automotivas) Ainda que a norma trate dos códigos do tipo C e B, atualmente, as únicas definições aplicadas na prática, são aquelas dos códigos Pxxxx e Uxxxx (xxxx representa os 4 algarismos que definem 0 código). A definição dos DTCs do tipo POxxx, P2xxx, P3xxx e UOxxx está padronizada pela norma OBDII e constituem os denominados códigos genéricos".

Aqueles correspondentes ao tipo P1xxx ficam a critério dos fabricantes. São os denominados "códigos proprietários'' Neste caso, um mesmo DTC pode ter significado diferente dependendo do fabricante. Fica fora do escopo desta obra, a enumeração dos DTCs genéricos já que atualmente, superam a marca dos 2000 códigos. Basicamente, as falhas identificadas pelos DTCs podem ser classificadas em três categorias: 1. Falhas elétricas: Indicam condições de interrupção ou curto-circuito à massa ou ao positivo. Similar ao realizado nos sistemas pré-OBDIl. Por exemplo:

P0117 ECT- Sinal de entrada baixo: A UC detectou um possível curto-circuito à massa. 2. Falhas de adaptação: Indicam "limite não atingido", "sina! fora da faixa", etc. Por exemplo:

P0101 MAF- Problema de faixa/desempenho do sinal: A UC detectou um sinal fora da faixa de variação normal ou um sinal que não se corresponde com 0 esperado (problema de desempenho). 3. Falha em monitores Indicam fluxo incorreto, detecção de vazamento, eficiência de conversão baixa, resposta lenta da sonda, etc. Por exemplo:

P0420: Catalisador com eficiência de conversão inferior ao limite.

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Capítulo 21 - OBD II - HODOS

DE

DIAGNóSTICO

Tipos de Falhas

As falhas OBDII podem ser de 4 tipos.

Tipo A: O DTC é gravado como "confirmado "e a lâmpada MIL/LIM, ligada, no primeiro ciclo de condução em que a falha é detectada. Tipo B: O DTC é gravado como "pendente", no primeiro ciclo de condução, em que a falha é detectada. A gravação do código "confirmado" e a iluminação da MIL/LIM, acontece no próximo ciclo consecutivo com a falha presente e em condições de funcionamento similares àquelas do primeiro ciclo de condução. Tipo C: Utilizado para falhas não relacionadas com as emissões. O DTC é gravado e a lâmpada de serviço (não a MIL/LIM), se equipada, é acesa, no primeiro ciclo de condução em que foi detectada. Este tipo de DTC está previsto para futuras aplicações, a critério do fabricante. Tipo D: O código é gravado e a lâmpada MIL/LIM permanece apagada. Este tipo de informação pode ser bastante útil como auxilio no diagnóstico de outras falhas não relacionadas com as emissões.

'NOTA.

Não confundir falhas do Tipo B e do Tipo C com códigos de falha (DTC) Bxxxx e Cxxxx.

m Gravação de Códigos de Falha

•DTCs de um ciclo de condução (falhas do tipo "A"): Se a falha corresponde a um elemento ou sistema, monitorado de forma contínua, o DTC correspondente, será gravado na memória como "código confirmado" e a MIL/LIM, ligada. Juntamente com o DTC e se este for o de maior prioridade, serão armazenados os "dados congelados" {'Quadro Instatâneo de Parâmetros"-QIP) associados à falha. Estes códigos podem ser recuperados através do Modo 3 e os dados congelados, através do Modo 2.

•DTCs de dois ciclos de condução (falhas do tipo "B"): Correspondem a dispositivos ou sistemas monitorados de forma não contínua. Quando a falha é detectada pela primeira vez, o DTC correspondente é gravado como "código pendente"juntamente com o QIP associado. Isto, senão houver, já gravado, um outro DTC mais prioritário. A lâmpada MIL/LIM não é ligada. O DTC pode ser recuperado com o Modo 7. Se a falha se apresenta num segundo ciclo consecutivo de condução, o DTC é gravado como "código ativo” ou "código confirmado" e pode ser recuperado através do Modo 3. Neste caso, a lâmpada MIL/LIM é ligada, e o QIP correspondente, atualizado.

•Alguns defeitos podem provocar a gravação de DTCs de tipos diferentes. Assim, a perda de sinal de um sensor de velocidade de roda, num veículo com ABS, implicará na gravação de DTC do tipo Bxxxx (na UC de carroçaria) e possivelmente, de um outro, do tipo Pxxxx (na UC do motor), isto último, se o referido sensor é utilizado como VSS ou para a detecção de "piso irregular" pelo Monitor de Falhas de Combustão. Também, uma falha de comunicação, num sistema multiplexado, que impeça a UC do motor de receber informações de outros módulos, pode provocar a gravação de falhas do tipo Pxxxx e Uxxxx. O Modo 7 e o Modo 3 se complementam na verificação de reparos: Se, após apagar os códigos e conduzir o veículo, a falha reaparece, está poderá ser visualizada, através de um desses modos, não importando se corresponde a um DTC do tipo "A" ou do tipo "B".

m Apagado de Códigos de Falha Os códigos DTC gravados na memória podem ser apagados de duas formas:

> Manual Através do Modo 4, utilizando o scanner. Automático: Realizado pela própria UC, sem intervenção do operador.

Para o procedimento automático, a UC se utiliza de dois contadores:

•Contador de ciclos de condução: Utilizado para contar os ciclos após uma falha ter desaparecido.

•Contador de eidos de aquecimento. Utilizado para contar ciclos de aquecimento após uma falha ter sido apagada da memória sem intervenção do operador, ou seja, sem utilizar o Modo 4.

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Capítulo 21 - OBD II MODOS DE DIAGNóSTICO A eliminação automática dos códigos gravados na memória obedece às seguintes regras:

•Após 3 ciclos de condução sem se apresentar a falha, a lâmpada MIL é desligada. Nesse momento, o sistema de diagnóstico troca o contador de eidos de condução associado à falha, pelo contador de eidos de aquecimento correspondente.

•Após 40 ciclos de aquecimento sem a presença da falha, o código DTC correspondente é apagado da memória de códigos "confirmados!’.

•Para os DTCs

de 2 ciclos, se no segundo ciclo de condução e sob as mesmas condições de

funcionamento, o monitor correspondente não detecta a falha, o código "pendente" é apagado.

Sempre que possível, consultar os manuais dos fabricantes de equipamentos de teste ou do veículo; isto último, principalmente, emse tratando de códigos proprietáriosjá que, em muitos casos, há diferenças. Ainda para os DTCs genéricos é importante conhecer os detalhes de aplicação do fabricante, já que, por vezes, a descrição fornecida pela norma não é suficientemente explicativa.

_c

idro Instantâneo de Parâmetros - QIP - Modo $02

m

j

A norma OBDII estabelece, para o modo genérico, o armazenamento do conjunto de "Dados Congelados" ou QIP correspondente à falha mais prioritária relativa às emissões. Este conjunto de informações reflete o estado de funcionamento do motor no momento da detecção da falha e é constituído pelos seguintes parâmetros, além do DTC associado:

•Carga calculada do motor/Pressão de coletor •Rotação •Ajuste de combustível de curto e de longo prazo

Dados Congelados

• Temperatura do motor e do ar admitido

• Velocidade do veículo •Estado do controle de combustível

1

Código DTC Rotação Temperatura Motor Temperatura Ar Velocidade Carga Calculada.... Estado Banco #1... Estado Banco #2... STFT #1 LTFT #1 STFT #2 LTFT #2

.P0304 680rpm

Falha de

í combustão em cil. #4

90°C ,32°C .Okm/h .18.0%

A figura ao lado mostra o exemplo de um motor V6 com um sensor de ,MF |Malha oxigénio para cada banco de cilindros. ,MF Fechada Os dados congelados, recuperados com um scanner genérico, .0.8% registram os valores dos parâmetros no momento da gravação do .-5.4% DTC P0304 .-0.7% Por ser um código relativo a falha de combustão, os dados congelados .12.5% associados, substituiriam aqueles de uma falha menos prioritária que eventualmente, estivesse já gravada. Esta última, no entanto, permaneceria na memória e continuaria a ser recuperada através do Modo 3. Observar a diferença nos valores do parâmetro LTFT (ajuste de combustível de longo prazo) de cada banco de cilindros. O maior enriquecimento demandado no banco #2 aponta para uma condição de mistura pobre provocada pela falha de combustão.

Cabe salientar que praticamente, todos os fabricantes disponibilizam um maior número de conjuntos de dados congelados ou QIP; por exemplo, os correspondentes às 3 ou 4 últimas falhas. Isto configura o "Modo $02 Avançado". A GM é um exemplo disso: Cada um dos conjuntos de dados congelados recebe a denominação de registro de falha". Só aquele da falha mais prioritária pode ser recuperado através do modo genérico. O resto dos registros pode ser recuperado somente, no modo proprietário. Os "Dados Congelados" ou QIP podem auxiliar na determinação da causa de um defeito, já que registram as condições de funcionamento no momento em que a falha aconteceu. Permitem, portanto, reproduzir as condições com o objetivo de verificar o reparo.

Observações É interessante analisar algumas situações que podem apontar para a real validade dos dados congelados.

Na maioria dos casos, os dados congelados são gravados juntamente com o código DTC "pendente" (monitores de 2 ciclos) ou "confirmado" (monitores de 1 ciclo). No caso dos "pendentes", alguns fabricantes atualizam os dados congelados ou QIP, ao gravar o código "confirmadd' correspondente.

Os dados congelados associados a DTCs de funções monitoradas de forma contínua têm prioridade sobre aqueles correspondentes às de monitoramento não contínuo.

> No caso dos monitores que são executados uma vez a cada ciclo de condução (Monitor do Catalisador, por exemplo), na presença de falha, os dados congelados refletem as condições de funcionamento verificadas no final da sua execução.

142

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Capítulo 21 - OBD II - MODOS

DE

DIAGNóSTICO

No caso dos monitores contínuos se apresentam duas situações:

1. Para o Monitor Abrangente de Componentes, o tempo de "maturação" de uma falha é de aproximadamente, 5 segundos. Ou seja, o DTC correspondente a defeito num sensor, é gravado 5 segundos após a detecção da falha, juntamente com os dados congelados associados.

2. O monitor de falha de combustão é um caso especial já que a decisão sobre a gravação de um DTC e os dados congelados correspondentes, acontece no fim do período de avaliação de 1000 rotações do motor (ver Capítulo 22). Isto pode demandar até 2 minutos de funcionamento, durante os quais as condições de rotação, velocidade do veículo, ajuste de combustível podem variar bastante. Para contornar esta situação, alguns fabricantes adicionam aos dados congelados (QIP), parâmetros que refletem as condições no instante em que se iniciou o defeito. Estes, no entanto, só podem ser lidos através do modo proprietário.

Resultado dos Testes de Diagnóstico - Modo $06 Este item aborda o Modo/Serviço $06 tal como especificado no padrão OBDII. Cabe observar que alguns fabricantes adotam, no scanner proprietário, outras denominações para a sua identificação. No entanto, quando escolhida a opção "genérica", utilizam os identificadores especificados no padrão.

Definição O objetivo do Modo $06, na sua especificação atual, é permitir o acesso aos resultados dos testes de diagnóstico de componentes e sistemas monitorados de forma contínua (por exemplo, Monitor de Falhas de Combustão) e de forma não contínua (por exemplo. Monitor do Catalisador). O Modo $06 deve ainda fornecer, junto com os resultados, os valores limites dos diversos testes. Estas informações permitem verificar quais os monitores que falharam, e por que margem. Depois de corrigida a falha, os resultados, recuperados através do Modo $06, permitem avaliar a efetividade do reparo realizado.

Os valores armazenados correspondem aos resultados da última execução de cada um dos monitores e permanecem durante múltiplos ciclos de ignição até serem substituídos pelos resultados mais recentes, quando o monitor é executado, depois de cumpridos os critérios de habilitação. Reparar que nos sistemas pré-OBDIl não é possível conhecer as condições de funcionamento avaliadas pela UC, que resultam na gravação de um código de falha.

Em contrapartida, o Modo $06 permite verificar os resultados mais recentes dos testes de diagnóstico realizados pelos monitores. Basicamente, o Modo $06 é utilizado para:

Verificar a efetividade dos reparos realizados

o

Conhecer os valores limites que determinam o ponto de detecção de falha

Nos primeiros sistemas OBDII ('96- 00) a identificação, no scanner, dos testes e dos componentes verificados era feita de forma pouco auto-explicativa e sem legendas descritivas, utilizando siglas do tipo:

•TID$xx para identificar o teste ou monitor executado. Descreve o sistema que é testado. •CID$xx para identificar o componente testado ou parâmetro verificado. Seja numa única tela (scanner para PC) ou em telas sucessivas (equipamento portátil), para cada teste e componente verificados, são apresentados: o valor do teste e os valores limites. Esta terminologia era a utilizada nos documentos da SAE e aplicada na apresentação de valores na tela dos equipamentos genéricos ou na maioria dos equipamentos proprietários, quando escolhida a opção "modo genérico" . Nestes casos, era necessário dispor dos manuais do fabricante do veículo ou do scanner, para associar as siglas aos monitores e componentes correspondentes. Por outro lado, as siglas TID e CID não estavam padronizadas pelo que, dependendo do fabricante, uma mesma sigla podia identificar testes diferentes.

Segundo as primeiras especificações do padrão OBDII, o fabricante do veículo era o responsável por assinalar os identificadores aos diversos monitores e componentes.

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143

Capítulo 21 - OBD II - MODOS DE DIAGNóSTICO Como exemplo, a figura [3a] mostra a tela correspondente aos resultados recuperados através do Modo $06, segundo o especificado nos documentos da SAE.

Corresponde à tela de um scanner conectado a um veiculo Toyota com motor V6. Observar a falta de informação com relação às siglas e valores apresentados. Tal informação consta no manual de serviço do veículo ou do fabricante do scanner. A tela salienta o fato que o teste (monitor) TI D$01 acusou falha. No entanto, não é especificado o monitor envolvido e a causa do defeito. Para obter mais detalhes era preciso selecionar o teste desejado e obter uma tela de ajuda pressionando uma tecla específica.

Assim, a figura [3b] mostra a tela de ajuda onde aparece o valor real armazenado, juntamente com os valores limites, máximo e mínimo, do teste do componente CID$01 .

Daqui surge a causa da falha: O resultado do teste do componente C!D$01, correspondente ao monitor TID$01, é 255 e resulta superior ao limite máximo, 128. A legenda "n/a" no valor mínimo indica que este é irrelevante, ou seja, não se aplica.

:

TID$01 CID$01 Falha TID$02 CID$01 Verifica TID$02 CID$02 Verifica TID$02 CID$03 Verifica TID$02 CID$04 Verifica TID$04 CID$02 Verifica

TID$06 CID$01 Verifica

[3a] Ajuda Modo $06 TID$01 CID$01 ECU suportada: $10

Valor minimo: Valor máximo: Valor atual :

(ECM)

n/a 128 255

[3b]

No entanto, não é possível conhecer qual o monitor identificado com TID$01 e o componente identificado com CID$01, já que ficava a critério do fabricante, a definição dos diversos identificadores de testes (monitores) e componentes. Do apresentado até aqui, surgem duas dificuldades decorrentes da forma de apresentar os resultados:

1. Não é possível conhecer o significado das siglas TIDS01 e CID$01 2. Qual o significado dos números 255 e 128, que representam o valor armazenado (resultado do teste) e o limite máximo. Isto é resolvido utilizando o fator de conversão apropriado. As dificuldades apontadas se resolvem consultando o manual de serviço do fabricante onde:

®TID$01: Monitor do catalisador

•CIDS01: Nível de deterioração do catalisador - Banco #1. Neste caso, o CID identifica um parâmetro. •Fator de conversão: 0,0039 Portanto os valores do parâmetro e do limite são:

•Valor máximo 0,0039 x 128 = 0,499 •Resultado do teste: 0,0039 x 255 = 0,994 A conversão de valores não muda o resultado do teste. Ou seja, o Monitor do Catalisador detectou que o catalisador do banco #7 não passou o teste de "nível de deterioração No caso do exemplo, o nível de deterioração supera o limite máximo, ou seja, a eficiência de conversão é baixa.

m Modo $06 para CAN Para os veículos equipados com rede CAN, o Modo $06 foi modificado no sentido de padronizar a definição dos identificadores associados aos diversos monitores e componentes ou parâmetros. Como resultado, a nova versão utiliza as siglas: •MID$xx para identificar os monitores

_

•TID$xx para identificar os testes Também padroniza as unidades e fatores de conversão utilizados. Por exemplo, a norma recomenda que sejam utilizadas as siglas MID$21 a MID$24 para o Monitor do Catalisador.

O apresentado até aqui corresponde aos requisitos mínimos que um scanner genérico deve atender no relativo ao Modo $06. No entanto, a maior parte dos scanners apresentam as legendas correspondentes aos monitores e testes suportados assim como, os valores já convertidos e com as unidades apropriadas.

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Capítulo 21 - OBD II - MODOS

DE

DIAGNóSTICO

A figura [4] apresenta a título de

exemplo, a tela do Modo $06 de um scanner PC genérico com a descrição dos monitores e os

valores já convertidos.

Reparar na maior quantidade de informações e na descrição dos parâmetros e resultados. Em função da complexidade dos modernos sistemas de eletrónica embarcada, a interpretação das informações apresentadas deverá ser bem esclarecida pelo fabri¬ cante do equipamento. A figura [4] é só um exemplo simplificado do que pode ser encontrado nas aplicações atuais.

Veículo Ford Sistema EEC-VI j Ano 2001 Conjunto Motor Estado do Monitoramento Palavra de l/M Monitoi Estado Estado [ 1 1 Falhas combustão complet. Aquecedor sensor 02 complet. Catalisador EGR complet. não complet. EVAP complet. Ajuste combustível complet. f] Sensor de 02 Ar secundário não suport. complet.

-

U

|

ii

-

Resultados dos Testes Modo $06

1.507 0.465 2.816 A ($01) Aquecedor H02S ($81) H02S b#1-s#1 - corrente ($80) H02S b#1-s#1 - amplitude sinal 0.761 0.520 7.995 V ($01) H02S ($71) Falhas Combustão ($80) Falhas total - dano catalisador 0.00 0.00 23.0 % ($71) Falhas Combustão ($81) Falhas total - limite emissões

|($21) Catalisador

($80) Relação de comutação

0.00 0.00 0.043 0.00

1.00 % 0.699

[43 Valores Limites Os valores limites são utilizados pelos monitores de diagnóstico para determinar condições de falha. São apresentados no Modo $06 e podem ser fixos ou dinâmicos.

•Fixos. Não mudam com a modificação das condições de funcionamento do motor (rotação, carga, etc.), Por exemplo, os limites do parâmetro "Nível de Deterioração da Eficiência de Conversão do Catalisador".

•Variáveis ou dinâmicos: Os valores dependem do regime de funcionamento do motor. Por exemplo, no caso do Monitor EGR, que verifica variações na pressão absoluta de coletor para determinar condições de falha, os limites variam em função da pressão barométrica. Com relação ao Monitor de Falhas de Combustão, o limite considerado depende da condição de rotação e carga do motor. Por isso, é de fundamental importância que o equipamento de teste forneça o resultado e os valores limites correspondentes àquela condição de teste.

m Aplicação do Modo $06 no Diagnóstico Neste item serão apresentados exemplos de utilização das informações recuperadas através do Modo $06, no diagnóstico de defeitos e posterior verificação do reparo realizado. No entanto, deve ser salientado que a solução de defeitos utilizando somente, as informações fornecidas pelo Modo $06, é pouco provável. Isto, devido a que em muitos casos, sobretudo em sistemas mais antigos, os resultados dos testes não são totalmente confiáveis, ou informam valores de substituição e não aqueles que correspondem à falha. Ou seja, o Modo $06 pode ser utilizado como uma ferramenta adicional de diagnóstico, para verificar a efetividade do reparo, mas isto, sempre que se conheça o significado e limitações dos resultados.

Nesse sentido e comojá mencionado, é de fundamental importância conhecer a interpretação dada pelo fabricante aos diversos testes e as denominações utilizadas. No caso de equipamentos proprietários ou de terceiros que os emulam, a funcionalidade do Modo/Serviço $06, na maior parte dos casos, é identificada de forma diferente e com um número de testes de diagnóstico superior ao especificado na norma.

O exemplo a seguir mostra 3 procedimentos (casos) de diagnóstico e reparo efetuados a partir de um mesmo defeito. Tem por objetivo apresentar a potencialidade das informações fornecidas pelo Modo 6, o qual exige,

para máximo aproveitamento, um estudo detalhado da sua funcionalidade. Pretende também, salientar a necessidade do conhecimento abrangente da operação do sistema de diagnóstico em veículos que aderem ao padrão OBDII.

Humberto José Mana veila - HM Autotrônica

145

Capítulo 21 - OBD II - MODOS DE DIAGNóSTICO ® Exemplo O caso a ser analisado pressupõe e existência de um código DTC P0420 gravado como "confirmado". O código P0420 (tipo "B") corresponde a: Eficiência de conversão do catalisador do banco #1 abaixo do limite. Sendo um código "confirmado", o defeito foi verificado pelo monitor correspondente, durante dois ciclos de condução consecutivos. Neste caso específico, a solução recomendada pelo fabricante, implica na troca do

catalisador. A figura [5a] mostra a tela do Modo $03 c a

Si

figura [5b], a correspondente ao Modo $06

f

com o resultado do teste de eficiência que evidencia a causa da falha.

»

f

Modo Falhas... ($.03)]

UC ; 310 (»eter)

Com o intuito de ilustrar a utilidade das I mc- B042:0 -Bfini ênaia informações fornecidas pelo Modo $06, a IIn£ttncr «o Itirtàb» seguir, serão analisados 3 casos hipotéticos m •• de diagnóstico e reparo, com as estratégias utilizadas pelos profissionais para resolver o defeito apresentado.

T3D$01 (Catalisador) C2D$01 (Eficiência) 'Valor rnsoaos nf m. Valer máxine: 0.499 Valer atuais 0 . 994

I1

15aJ

Í5bl

Casol Neste caso, o mecânico verificou a existência do DTC e decidiu apagá-lo, sem trocar o catalisador. Sem considerar que é um código "confirmado" relacionado com o catalisador, a seguir, conduziu o veículo por alguns minutos e como a falha não se apresentou novamente, considerou o reparo concluído. Depois de alguns ciclos de condução normal, o veículo voltou, com a MIL acesa, indicação de que em dois ciclos consecutivos, com a falha presente, foram satisfeitos os critérios de habilitação do monitor. O que aconteceu foi que, após apagar a falha, o veiculo não foi conduzido de forma apropriada para que fossem atendidas as condições de habilitação necessárias á execução do monitor. Além do mais, teriam sido necessários 2 ciclos de condução consecutivos, com a falha presente, para acender a MIL. Para a execução deste monitor e segundo o fabricante, os critérios de habilitação são:

•Tensão de bateria >771/ •Temperatura do ar admitido > -ICPC •Temperatura do líquido arrefecedor > 75°C •Velocidade do veículo entre 50.e 80 km/h •Rotação < 3000 rpm •Tempo funcionando em malha fechada > 20 segundos (sem desaceleração) •Não existência de DTCs conflitantes (por exemplo, falha no sensor de 02) A duração do teste é de 20 segundos, aproximadamente, depois de satisfeitos os critérios de habilitação. No fim desse período, se o resultado excede o limite especificado, o DTC P0420 é gravado como "pendentd', já que é do tipo "B” e requer de 2 ciclos de condução consecutivos para ser "confirmado".

Uma vez detectada a falha, não importa quanto o veículo é conduzido no primeiro eido; é necessário que o motor seja desligado uma vez, para quepossa ser realizado o segundo eido.

Caso 2 Neste caso, o técnico seguiu uma estratégia similar à anterior só que também, verificou o sensor de 02, avaliando seu nível de atividade, que resultou razoável. No entanto, por se tratar de um veículo com alta quilometragem, decidiu trocá-lo antes de substituir o catalisador, de custo bem maior. A seguir, adotou o mesmo procedimento anterior: Apagar o DTC e dirigir o veículo por alguns minutos. Como a falha não se apresentou (a MIL não acendeu), considerou o reparo concluído.

Como depois da troca da sonda Lambda, foi apagada a memória de falhas, todos os indicadores de Estado de Prontidão (estado l/M) retornaram ao estado "não-completado".

EST3 ÍIB-SOl (Catalisador) CIE SOI (Eficiência)

Valor oimoo: n/a

Valor mâxiJ»; 6. 499 Valor atual : 0.604 " .. L

[ScJ

A tela da figura [5c] mostra a informação que teria sido recuperada (se solicitada) através do Modo $06 durante o primeiro ciclo de condução. Observar que a troca da sonda se refletiria numa diminuição do valor de deterioração, mas, ainda superaria o valor máximo. O DTC P0420 ("pendente'') poderia ter sido recuperado através do Modo $07.

146

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Capítulo 21 - OBD II - MODOS DE DIAGNóSTICO Caso 3 Neste caso, com a presença do código P0420, a memória de falhas não foi

apagada.

.

A continuação, e seguindo a recomendação do fabricante, foi substituído o catalisador. Para confirmar o reparo, o veículo foi conduzido de forma a atender os critérios de habilitação, verificando continuamente o Modo $06. Isto, até que o monitor do catalisador foi executado, durante o primeiro ciclo de condução, e os resultados, apresentados no scanner, como mostra a figura [5d]. Reparar no valor de deterioração bem inferior ao limite.

SCANUmÿ Rf : TIDSOl (Catalisador) CTDÇOl Knincu. \ Valor tairsiroo : n/ a VAlOt mkxlflr:- 9, 199 Valor atual; 0,094

A partir do apresentado, surgem dois procedimentos que poderiam ter sido seguidos após a troca do catalisador.

Hl

!ÿ

I5d]

a) Apagar os DTCs e rodar com o veículo para verificar o reparo. O inconveniente deste procedimento é que os indicadores de Estado de Prontidão (estado l/M) são todos colocados na condição de "não-

completados". Isto implicará na necessidade da realização de um ciclo de condução OBDII para voltar os indicadores à condição de " completadd' o que poderá ser complicado e consumir um tempo considerável, caso não exista a opção de execução dos monitores na oficina, utilizando o scanner.

b) Não apagar a memória e conduzir o veículo visualizando o Modo $06 para verificar o reparo. Se este foi bem sucedido, já na conclusão da primeira execução do Monitor do Catalisador, os resultados seriam atualizados, possibilitando a verificação dos valores. Após 3 ciclos de condução sem a presença da falha, a própria UC desligará a lâmpada MIL. O código DTC será apagado após 40 ciclos de aquecimento sem detecção do defeito. Para o caso analisado, o ciclo de condução para a execução do monitor pode levar 2 minutos. Se for utilizada a estratégia de apagar os DTCs, o ciclo de condução OBDII para colocar todos os indicadores de estado l/M na condição de "completadd', pode levar até 10 ou 15 minutos.

Conclusão O Modo $06 permite analisar os resultados dos monitores antes de efetuar o reparo e, posteriormente, realizar a verificação de que tais valores estejam dentro dos limites especificados. Em função do padrão OBDII estar em constante aperfeiçoamento, a informação disponível depende, em grande parte, do fabricante do veículo. Por vezes, pode ser complicada de interpretar e/ou insuficiente. Assim, para obter máximo proveito das informações fornecidas pelo Modo $06, é importante conhecer:

•Qual o procedimento para acessar as informações do Modo 6 no scanner utilizado. •Qual o formato e terminologia de apresentação das informações no scanner utilizado. •Quais limites são fixos e quais dinâmicos.

•Se o resultado deve ser superior ou inferior ao limite especificado.

•Quais resultados permanecem fixos até a próxima execução do monitor. 'Autotrônica

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>

147

22

OBD II - FALHAS DE COMBUSTãO Introdução

Quando o processo de combustão é defeituoso, verifica-se o aumento das emissões de HC e CO além do especificado. A combustão deficiente pode ser a resultante de falha no sistema de ignição, de falha na função de controle da mistura ou de defeito mecânico. Além do aumento das emissões, a combustão incompleta pode comprometer a integridade do catalisador. Por tanto, a detecção de falhas de combustão é uma das principais funções de diagnóstico estabelecidas pelo padrão OBDII. É realizada pelo Monitor de Falhas de Combustão, que é do tipo contínuo. No entanto, o programa só avalia defeitos que prejudicam as emissões e/ou o catalisador e não aqueles que somente afetam a dirigibilidade do veículo. Segundo a especificação OBDII, "falha de combustão" é definida como a ausência total de combustão. No entanto, na grande maioria dos casos, o monitor também, consegue detectar uma porcentagem significativa de falhas parciais de combustão, resultantes da queima incompleta da mistura; basicamente, aquelas mais severas. O diagnóstico de falhas de combustão em sistemas OBDII segue os mesmos procedimentos e métodos analisados no Capítulo 9e subsequentes.

-

31S

Métodos de Detecção

Ij.'

i

&

a

Para a detecção de falhas, o Monitor de Falhas de Combustão' utiliza um dos seguintes métodos:

> Aceleração do virabrequim É o método mais utilizado e, portanto, será analisado com maior detalhe. > Corrente de ionização: Através de um circuito eletrónico, instalado no secundário de cada cilindro, a UC mede a corrente de ionização produzida pela centelha. Caso esta corrente seja inferior ao limite de calibração, o monitor contabilizará o evento como falha de combustão. Utilizado no sistema de ignição, denominado "Ion Sensing Ignition" que equipa veículos Saab e Isuzu.

> Pulsações no escape: Através de um sensor de pressão, instalado no escapa mento, a UC detecta as variações de intensidade nos pulsos de exaustão produzidos pelos gases de escape. Caso estas pulsações sejam de amplitude inferior a um limite predeterminado, o monitor indicará falha de combustão naquele ciclo.

H

Método de Aceleração do Virabrequim

Para implementar este método de detecção, são utilizadas as informações recebidas dos seguintes sensores:

>

Rotação do motor (CKP) Posição do eixo comando (CMP) Velocidade do veículo (VSS)

O monitor de falhas de combustão é contínuo, ou seja, enquanto o motor está em funcionamento, monitora as variações da velocidade de rotação, com base no sinal do sensor de posição do virabrequim (CKP). O método tem como fundamento, o fato que a velocidade de rotação do virabrequim aumenta de acordo com a contribuição instantânea de potência que cada cilindro fornece durante o ciclo de expansão.

Assim: Durante o ciclo de expansão verifica-se a aceleração do virabrequim o que provoca um aumento instantâneo da velocidade de rotação, após o qual, esta retorna ao valor que tinha no início do ciclo. Este processo se repete para cada cilindro. Portanto, se no fim do ciclo de expansão, a velocidade instantânea supera um determinado limite de calibração, o monitor considera que a combustão foi completa. No caso contrário, no cilindro com falta completa de combustão, o pistão correspondente não experimenta aceleração e, portanto, a velocidade de rotação continua a diminuir até o momento da combustão do próximo cilindro na ordem de ignição. Naquele com queima incompleta, o aumento de velocidade de rotação é menor, se comparado com um cilindro com combustão total.

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Capítulo 22- OBD II - FALHAS

DE

COMBUSTãO

_Monitor de Falhas de Combustão Operação do Programa de Diagnóstico A UC monitora a velocidade instantânea do virabrequim utilizando o sinal do sensor CKP. Para determinar o cilindro com falha utiliza o sensor de posição do eixo comando (CMP). As figuras mostram a onda de variação da velocidade de rotação (RPM) instantânea do motor, em função dos graus de rotação do virabrequim. Observar que este não é o sinal do sensor de rotação (CKP); é um valor interno calculado pela UC. 166016401620-

16601640 1620

|Sem Falha de Combustão]

I

è 1600

“IÿAAAAAAAAAAAAAA/V

1660 | Cilindro com Falha Contínua j 1640\«1 *ÿ1 - 1620-

I Falha Única Intermitente l \*1

1

I $1600-

1580

1580-

1560-

1560

1560-

1540360 720 1080 1440 0 Graus de Rotação do Virabrequim

1540' 360 720 1080 1440 0 Graus de Rotação do Virabrequim

1540

0 720 1080 1440 360 Graus de Rotação do Virabrequim

[1b]

[1a]

[1c]

A figura [1a] mostra como varia a rotação do motor em função dos graus de rotação do virabrequim.

> A figura [1b] apresenta o mesmo sinal quando um cilindro apresenta "falha de combustão"intermitente.

> A figura [1c] apresenta o sinalpara o caso de falha de combustão constante num cilindro.

Observar que os picos de velocidade, dos cilindros subsequentes ao da falha, aumentam progressivamente, até atingir o máximo correspondente à faixa da condição em que não há falha de combustão (ponto 1).

•Piso Irregular Um piso irregular pode provocar, também, a falsa detecção de falha de combustão. Isto porque, quando as rodas motrizes se afastam do piso, diminui o torque aplicado pelo motor (a roda gira sem carga). Esta variação se traduz numa variação instantânea da velocidade de rotação do motor, que pode ser interpretada como uma falha de combustão.

Para contornar o problema, o sistema de diagnóstico deve ser capaz de detectar a condição de ' piso irregular" e nesse caso, desativar o monitoramento. A detecção de superfície irregular pode ser feita segundo um dos seguintes métodos:

Método de “software”: Pode detectar a maioria, mas, não todas as condições apresentadas por superfícies irregulares. Neste método, o sistema de diagnóstico processa o sinal de rotação do motor e está habilitado a detectar padrões característicos de superfícies irregulares gravados na memória. E M-

As figuras [2a] e [2b] apresentam padrões típicos de aceleração/desaceleração do virabrequim em função das variações de torque

Jj 20 >10-

provocadas pelo piso sobre o qual se desloca o veículo.

1”-

3

40-

£

30-

•§

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Piso Regular

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Piso Irregular

O 30

|» § 10

%

0

0-10

•ro

cu

2

0-30

0-40

< Mostram a variação de RPM, tf5 ao longo do tempo, para piso [2b] [2a] com superfície regular e UC, a aceleração partir do sinal do pela calculados são de valores Os combustão. irregular e sem falha de sensor CKP.

kl

Uso do sensor de rotação do ABS: A roda fónica, instalada em cada uma das rodas de um veículo com ABS (de alta resolução), permite detectar variações rápidas de velocidade, devidas a uma superfície irregular. Este método é um auxiliar do método anterior. Uso do sensor de velocidade do veículo (VSS): Para veículos que não possuem ABS, a informação do sensor VSS permite detectar variações na velocidade de rotação das rodas, só que com menor resolução.

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149

Capítulo 22- OBD II - FALHAS DE COMBUSTãO Uso de sensor de aceleração (acelerômetro) no chassi: Em veículos com sistema de suspensão eletrónica e que dispõem de acelerõmetros para seu funcionamento, estes são utilizados para discriminar variações provocadas por piso irregular daquelas resultantes de falhas de combustão.

Veículos com transmissão automática: Neles pode ser desativada a embreagem de bloqueio do conversor de torque quando há suspeita de falha de combustão. Nessa condição, o acoplamento torna-se elástico e o motor fica isolado da transmissão, com o que praticamente, fica eliminado o efeito da variação de torque das rodas motrizes sobre a velocidade de

rotação do motor. Desta forma, o sistema de diagnóstico pode determinar com precisão a presença de falha de combustão. Não existindo falha, o conversor de torque é bloqueado novamente. O bloqueio permanece desativado enquanto seja detectada falha de combustão; isto, para permitir o monitoramento contínuo.

a Correção de Perfil Os cálculos realizados pela UC para determinar a presença de falhas de combustão devem ser bastante precisos o que implica que o sinal do sensor de rotação deve ser quase perfeito. Assim, as diferenças de um motor para outro, devidas às tolerâncias de fabricação, devem ser compensadas. A "correção de perfil' é, precisamente, um fator calculado pela unidade de comando que serve para "aprender1' e corrigir as imprecisões no espaçamento dos dentes da roda fónica associada ao sensor CKP. Para prevenir que as diferenças no torque produzido por cada cilindro, afetem o fator de correção, o "aprendizado1' é realizado durante as desacelerações com corte de combustível ("cut-offj. O fator é aprendido quando o sistema se encontra nas seguintes condições:

•Borboleta fechada •Sem freio aplicado •Desaceleração com corte de combustível no intervalo entre 95 km/h e 65 km/h depois de ter ultrapassado 95 km/h.

Desde que as imprecisões no espaçamento dos dentes da roda fónica podem indicar uma falsa condição de falha de combustão, o monitor não é ativado até que o fator seja "aprendidd'. No caso em que o fator de correção é perdido (desconexão da bateria, nos sistema com RAM volátil, por exemplo) este deve ser aprendido novamente. No caso em que a UC não consegue "aprendei" o fator em 254 tentativas, o DTC P0315 é gravado na memória. Alguns fabricantes fornecem procedimentos de aprendizado para serem realizados na oficina, utilizando o equipamento de teste.

Requisitos OBD II O Monitor de Falhas de Combustão serve à determinação de duas condições: 1. Danos ao catalisador. Se a frequência de falha é severa o suficiente como para danificar o catalisador, naquelas condições de funcionamento do motor (carga, rotação, temperatura). 2. Aumento das emissões. Se a frequência de falha eleva as emissões por sobre o limite máximo especificado na legislação vigente. Ou seja, se ultrapassam 1,5 vezes o nívelespecificado noprocedimento

de homologação (FTP) para esse veículo.

Entende-se por "frequência de falha" a relação (em porcentagem) do número de falhas de combustão verificado em um número especificado de ciclos de ignição; por exemplo, 200 ou 1000 ciclos.

Estratégia de Detecção de Falhas de Combustão Como mencionado, diversos métodos têm sido implementados com o objetivo de detectar falhas de combustão, mas, o importante a salientar é que, independentemente do procedimento utilizado, na homologação do veículo,

o fabricante deve demonstrar que o sistema cumpre com os seguintes requisitos: A luz de anomalia acende quando nível de falhas de combustão é tal que as emissões ultrapassam 1,5 vezes o nível especificado no procedimento FTPpara esse veículo. A luz de anomalia deve piscar quando é detectado um nível de falhas de combustão que pode danificar gravemente o catalisador naquelas condições de funcionamento do motor (carga, rotação, temperatura).

v 1_ _ _ A seguir, será analisada a estratégia básica utilizando o exemplo do método de aceleração do virabrequim. /

Como já mencionado, em condição de funcionamento normal, o pistão sofre uma aceleração durante o ciclo de combustão (expansão), que está diretamente relacionada com o torque produzido.

150

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-

Capítulo 22- OBD II FALHAS DE COMBUSTãO A cada ciclo, a UC compara a variação de velocidade com um limite mínimo abaixo do qual, considera que houve falha de combustão no cilindro correspondente. Este limite mínimo é ajustado constantemente em função das condições de funcionamento do motor.

O padrão OBDII prevê 2 categorias de falhas de combustão as que, dependendo do nível de severidade, são identificadas como tipo "A" e tipo "B”, e se correspondem com a porcentagem de falhas detectadas num determinado número de rotações do motor. As do tipo "A" são aquelas que podem fazer o catalisador atingir temperaturas superiores a 900°C e com isso, provocar a fusão e destruição do mesmo. Como será visto adiante, a UC avalia a porcentagem de falhas durante períodos de 200 rotações. Quando essa porcentagem ultrapassa o limite especificado, a UC liga a lâmpada MIL/LIM de forma intermitente (1 ciclo por segundo), grava o código DTC correspondente como " confirmadd' (tipo “A") e os dados congelados (QIP) associados. Quando o nível de falhas de combustão diminui para um patamar que não danifica o catalisador, a lâmpada permanece acesa de forma constante. As do tipo ”B" são aquelas cuja frequência resulta num aumento de pelo menos, 1,5 vezes nas emissões de HC, mas, não danificam o catalisador. Para a determinação deste tipo de falha, a UC avalia a porcentagem em intervalos de 1000 rotações. No primeiro ciclo de condução em que é ultrapassado o limite especificado, o monitor grava o DTC correspondente como código "pendente" (tipo "B'j. No segundo ciclo consecutivo, grava o código DTC como "confirmadd’, juntamente com os dados congelados, e acende a lâmpada MIL/LIM de forma constante. Lembrando, os códigos "confirmadod' são recuperados com o Modo 3 e os "pendentes!', através do Modo 7. ®

Limites

A seguir, é apresentada uma das estratégias para a identificação das falhas de combustão. Como mostrado nas figuras [3a] e [3b], o monitor utiliza o limite A para, dependendo da frequência de falhas, gerar um DTC do tipo "A" ou do tipo ”B”. As figuras apresentam as ondas de variação da velocidade de rotação e de eventos de ignição correspondentes, , para dois casos de falhas de combustão. RPM

O gráfico [3a] mostra o caso em que há falha de combustão (possível combustão incompleta) no cilindro 4 (ponto 1). Neste caso, a velocidade do virabrequim não diminui o suficiente como para alcançar o limite A, que é o mínimo necessário para que seja considerada falha de combustão. Portanto, não será contabilizada pelo monitor, mas, dependendo da sua frequência poderá afetar a dirigibilidade.

1

610-

-O-

605-



P2096/P2099: Este código é gravado na condição de sistema de ajuste de combustível pós-catalisador excessivamente rico. Esta condição é derivada do sinal do sensor pós-catalisador.

Critérios de Habilitação O monitor de ajuste de combustível é de execução contínua a partir do momento em que são satisfeitas as condições apresentadas no quadro ao lado.

r

Motor na marcha lenta ou em rotação estabilizada Sistema funcionando em malha fechada com relação ar/combustível estável Pressão de coletor e massa de ar admitida dentro de limites especificados Tensão de bateria superior a 11 volts Temperatura do motor superior a 70°C

O monitor é desativado na presença de falha nos sensores: MAF, ACT/ECT, aquecedor do sensor de 02 ou do sensor de relação ar/combustível pré-catalisador, CKP/CMP, sensor de pressão do sistema EVAP, VSS e EGR com defeito (aberta).

_ Monitor Abrangente de Componentes

_

Este monitor tem como função avaliar a operação dos sensores e atuadores do trem de força (motor e transmissão) relacionados com as emissões. Basicamente, realiza verificações para detectar curto-circuitos, interrupções e falhas de plusibilidade nos dispositivos sensores e atuadores. Falha de plausibilidade acontece quando 0 sinal de um sensor não é coerente com a atual condição de operação ou quando o estado de um atuador não é coerente com o valor comandado pela UC. Estão incluídos todos os componentes cujo mau funcionamento pode provocar, sob certas condições de uso, um aumento das emissões por sobre o limite especificado.

Componentes de Entrada (sensores) Devem ser monitorados quanto à integridade do circuito elétrico (interrupção ou curto) e quanto a valores fora da faixa incluindo a verificação de plausibilidade. Esta última verifica que, ainda dentro da faixa, o sinal do sensor seja plausível (possível). Por exemplo, um sensor TPS que emite um sinal constante e dentro da sua faixa de funcionamento, mas, ao mesmo tempo em que se verifica variação no sinal do MAF, aponta para um defeito no próprio sensor ou no seu circuito elétrico. Os principais sensores monitorados são:

VSS (velocidade do veículo); CKP (rotação, posição do virabrequim); KS (detonação); TPS (posição da borboleta); ECT (temperatura do motor);IAT/ACT (temperatura do ar admitido); CMP (posição do eixo comando); MAP (pressão do coletor); MAF (massa de ar); H02S (sensores de oxigénio); posição da EGR e componentes elétricos da transmissão automática

_

Com relação aos sensores de oxigénio, o Monitor Abrangente de Componentes verifica a presença de curto ou interrupção no circuito do sinal e do aquecedor.

m Componentes de Saída (atuadores) Devem ser monitorados para verificar a correta resposta aos comandos emitidos pela UC. Aqueles atuadores, nos quais não é possível verificar 0 correto funcionamento direta mente, devem ser monitorados quanto à continuidade do circuito elétrico e valores fora da faixa, se aplicável. Os principais atuadores monitorados são:

IAC/IACV/ISCV (atuador de controle da marcha lenta); válvula de purga do canister; válvula EGR; bomba de injeção de ar secundário, bobina de ignição; atuadores eletroeletrônicos da transmissão.

Em função de ser OBDII um padrão dinâmico, em constante evolução, além dos componentes apontados acima, podem surgir outros a serem incluídos assim que a tecnologia evolui. Por exemplo, a revisão de 2002 incorporou, entre muitos outros, códigos DTC para veículos híbridos e

elétricos.

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157

Capítulo 23- MONITOR DE AJUSTE DE

COMBUSTíVEL/ COMPONENTES

Códigos de Falha (DTC) A titulo ilustrativo, o quadro a seguir, mostra os DTCs associados ao sensor MAF. Como mencionado, estes códigos refletem falhas no circuito elétrico do sensor, detectadas pelo Monitor Abrangente de Componentes.

> P0100

MAF - Falha no circuito elétrico: A UC detectou uma falha elétrica, mas, sem identificar se corresponde a interrupção ou curto-circuito.

P0101 MAF - Problema de faixa/desempenho (plausibilidade) do sinal: A UC detectou um sinal fora da faixa de variação normal ou um sinal que não se corresponde com o esperado (problema de desempenho ou plausibilidade). Para isto último, o sinal do sensor TPS pode servir de comparação. P0102 MAF - Sinal de entrada baixo: A UC detectou um possível curto-circuito à massa. P0103 MAF - Sinal de entrada alto: A UC detectou um possível curto à tensão de bateria ou a um outro circuito com tensão em estado alto.

P0104 MAF - Falha intermitente: A UC detectou uma variação momentânea e brusca do sinal. A figura ao lado mostra um exemplo de especificação de fabricante correspondente a DTCs relacionados com o sensor MAP em veículos Toyota. Nela estão especificadas as condições sob as quais o monitor realiza o teste de diagnóstico e os critérios „ „ . . utilizados para determinar se existe falha. P0105 MAP - Defeito no circuito > DTC P0105: Corresponde a falha tipo "A" (1 ciclo de Ciclos de Condição de Critério de Detecção Teste Condução condução para acender a MIL/LIM) devido a curto ou - Ignição ligada MAP = 0 kPa interrupção. Aparentemente, o fabricante não discrimina DTC ou 1 tipo “A” entre um ou outro defeito. >130 kPa

_

DTC P0106: Corresponde a falha tipo "B" (2 ciclos de condução para acender a MIL/LIM) causada por sinal fora da faixa.

P0106 MAP - Problema de faixa/desempenho Condição de

Teste

Reparar no tempo de "maturação" necessário à detecção da falha correspondente ao DTC P0106. Para tempos menores de presença da falha pode ser utilizado o DTC: P0109 - Sensor MAP - Falha intermitente.

- Borboleta fechada -400 -1000 rpm - Tempo >1Os - 2500 rpm - Tempo > 5s - TPS > 1,9V

Detecção

Ciclos de Condução

MAP > 3V

2

Critério de

DTC tipo “B”

MAP < 1V

2

Ainda para discriminar curto ao positivo ou ao negativo, o fabricante dispõe dos DTCs: P0107 - Sensor MAP - Sinal baixo P0108 - Sensor MAP - Sinal alto. A especificação OBDII aplica a mesma estrutura de DTCs genéricos dos exemplos, de forma abrangente, a praticamente, todos os dispositivos elétricos:

•Um DTC para falha no circuito elétrico sem especificar o tipo de defeito

•Um DTC para problema de faixa/desempenho ouplausibilidade do sinal •Um DTC para sinal baixo

•Um DTC para sinal alto

•Um DTC para falha intermitente Comojá mencionado, a norma OBDII fornece uma descrição, para os diversos DTC, bastante sucinta. Portanto, ainda para os códigos genéricos, é recomendável consultar a documentação do fabricante do veículo ou do equipamento de diagnóstico, para ter uma descrição mais detalhada do significado.

158

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14

SENSORES DE CONCENTRAçãO DE O2 •SENSOR DE O2 •SENSOR DE RELAçãO AR/ COMBUSTíVEL

Os sensores de concentração de oxigénio têm a caractcristica de fornecer um sinal cujo valor está relacionado com a concentração de O2 nos gases que 0 atravessam. A informação fornecida é utilizada, basicamente:

> No controle da mistura admitida: Função do sensor pré-catalisador. No monitoramento da eficiência de conversão do catalisador: Função do sensor pós-catalisador. Atualmente, dois tipos de sensores de concentração de O2 encontram aplicação no automóvel:

> Sensor de Oxigénio ou Sonda Lambda

Sensor de Relação Ar/Combustível ou Sensor de Oxigénio de Banda Larga

A denominação de " sonda Lambda" se deve ao fato que 0 sinal do sensor muda de valor (entre 0,2V para mistura pobre, a 0,8V para mistura rica) precisamente erri Lambda = 1 (mistura estequiométrica).

Terminologia Os Sensores de Concentração de O2 são identificados na literatura, através de uma das seguintes siglas:

EGO: Sensor de O2 não aquecido HEGO: Sensor de O2 aquecido de 3 ou 4 fios ISO HEGO: De 4 fios e 0 retorno de sinal está isolado da carcaça; com isto, 0 sinal é menos "ruidoso". > H02S: Terminologia padronizada na norma OBDII para identificar 0 sensor de oxigénio aquecido UEGO: Sensor de oxigénio universal de relação ar/combustível. Notação da NTK. WRAF: Sensor de Relação Ar/Combustível de Banda Larga. Esta denominação se deve a que estes sensores permitem a detecção de relações ar/combustível dentro de uma ampla faixa. V WEGO: Sensor de Oxigénio de Banda Larga AFR: Sensor de Relação Ar/Combustível. Denominação usada pela Toyota. O Fator Lambda é identificado também, com a letra grega correspondente: X

Sensor de.Oxigénio. (sonda Lambda) Estes sensores podem ser de 2 tipos, segundo 0 elemento ativo: sensor de Zircônio e sensor de Titânio, este último, não mais utilizado em sistemas OBDII.

Sonda Lambda de Zircônio

Célula de Nernst

É 0 tipo mais difundido atualmente. É constituído de um elemento de cerârnsca (óxido de zircônio). O elemento, de formato cónico ("dedal") ou planar, está recoberto interna e externamente por camadas de platina que cumprem a função de eletrodos. Seu funcionamento se baseia no fenômeno físico verificado na célula de Nernst , que será analisado a seguir.

A face interna (eletrodo de referência) está em contato com a atmosfera e a externa com os gases de escape (fig.[1a]). elemento cerâmico eletrodo externo

2D

B

cerâmica (zircônio)

eletrodos de platina

~lTPf gases de escape

conectar elétrico _í

carcaça protetora

eletrodo interno.’'aquecedor PTC

ar(21% 02)

[1a]

Afigura [1b] mostra a vista em corte de uma sonda de tecnologia convencional, com o elemento ativo de cerâmica, na forma de cone ou dedal. Atualmente, os sensores de concentração de O2 são fabricados corn a moderna tecnologia planar, da qual trataremos mais adiante.

[1b]

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159

Capítulo 24 - SENSORES DE CONCENTRAçãO DE O2 Acima de 300-350°C, o elemento de cerâmica se comporta de forma similar a uma "pilha", cuja tensão depende da diferença de concentração de oxigénio entre a faces interna e externa da sonda.

-> Gases com concentração superior a 0,5% ->

Gases com concentração inferior a 0,3%

Tensão > 0,8 volts Tensão < 0,2 volts

Sensor de Zircônio 1000-

>

800600-

_TO

A variação de tensão é mais ou menos abrupta para X=1. A figura [1c] mostra

1 400

a curva característica. Com temperatura inferior a 300°C, a sonda se comporta como um circuito aberto, com resistência infinita.

.8 200

0

O símbolo ">" significa "maior que" e o símbolo “ A célula de medição (Nernst) é interna, em contato com o ambiente. A câmara de difusão está aberta aos gases de escape.

Sensor WRAF (sem carcaça de proteção) /

iS

Sensor de Oxigênio de Banda Larga Gases de Escape Camada Porosa =4ÿÿ 1— 4 Célula de

»

Injeção

Câmara de Difusão

’

Célula de Nernst Ar de Referência

[6a]

à câmara de difusão

®r£2

r

,{:|P Real (30-3000)

+A.T n Corrente de Controle

Ip/Vm

o Massa de Referência

Vm Sinal da Célula de 0 Medição (Nernst)

Aquecedor

[6b]

-of Aquecedor

do

Assim, nesta configuração (fig.[6b]) os gases de escape entram na câmara de difusão através de um pequeno orifício (fig.[6a]). Como no caso anterior, a célula de injeção pode tanto retirar da câmara de difusão como injetar nela, oxigénio proveniente dos gases de escape.

Este processo depende do sentido da corrente Ip. Quando positivo, oxigénio é retirado da câmara; quando negativo, oxigénio é injetado na câmara. Observar que 0 sentido da corrente Ip é sempre, 0 inverso do fluxo de Ions negativos de oxigénio. O sensor de O2 de banda larga opera em torno de 650°C. Esta alta temperatura favorece a mobilidade dos íons e a reação catalítica (que gera os íons dissociando as moléculas de O2) que se processa na superfície do eletrodo de platina em contato com os gases de escape.

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163

Capítulo 24 - SENSORES DE CONCENTRAçãO ®

DE

O2

Funcionamento

Afigura [6c] apresenta um esquemático de conexão do sensor WRAF à UC. O controle do sentido e intensidade da corrente Ip é feito pelo circuito A que constantemente, compara a tensão Vm,

gerada pela célula de medição, com o valor de referência Vref = 0,45V, correspondente à tensão gerada por uma célula de Nernst em contato com gases resultantes da combustão de mistura

estequíométrica.

Real

IWEGOl

_

Ip/Vm Vm

fcÈS L+bat

fuel

Js

!>«

I

2,4V-2,7V

I Vrel

o

êfr‘Vref=0,45V

D

T

ruir PWI [6c]

Ou seja, o circuito de controle da corrente Ip opera de forma a manter a condição estequíométrica dentro da câmara de difusão, independentemente da relação ar/combustível dos gases de escape. O valor da corrente Ip depende de quão afastada da estequíométrica estiver a mistura admitida. Quanto mais rica o pobre a mistura, maior será a intensidade da corrente positiva ou negativa. A operação do conjunto é a seguinte:

Com gases de escape resultantes da combustão de mistura rica, a câmara de difusão adquire um teor levemente rico; como consequência, aumenta a tensão medida pela célula de medição. Na UC, o circuito A compara a tensão Vm, com Vref e faz negativo o sentido da corrente Ip, com o objetivo de injetar 02. O O2 necessário (escape rico não contém oxigénio) é gerado por uma reação eletroquímica que se processa numa fina camada na superfície do eletrodo de platina (lado do escape) que dissocia 0 monóxido de carbono (CO) e a água (H2O), resultantes da combustão de mistura rica. O oxigénio assim gerado é injetado e reage com o HCeCO presentes na câmara de difusão e restabelece a condição estequíométrica dentro dela. Com gases de escape resultantes da combustão de mistura pobre, a câmara de difusão, adquire um teor levemente pobre; como consequência, diminui a tensão medida pela célula de medição. Na UC, 0 circuito A, como explicado acima, compara a tensão Vm, com Vref e faz 0 sentido da corrente Ip positivo com o objetivo de retirar oxigénio da câmara de difusão. Com gases de escape resultantes da combustão de mistura estequíométrica a tensão Vm é 0, 45Vpelo que não há necessidade da injeção ou retirada de oxigénio para manter a câmara na condição estequíométrica. Portanto, Ip = 0. Observar que o processo acima descrito é contínuo. Ou seja, dentro da câmara, oxigénio é injetado ou retirado na medida em que os gases de escape vão se renovando dentro dela. ®

Linearização

O valor e sentido da corrente Ip têm uma relação não-linear com a relação ar/combustível da mistura admitida. A figura [6d] mostra a curva da corrente Ip em função da relação ar/ combustível. Observar a acentuada não linearidade. Acurva representa a resposta da célula de injeção à variação da relação ar/combustível. [V] Resposta da Célula 1.00

de Medição

'§0.80a>

-g V)

0.600.40—

da Célula de Iniecão

£ 0.0 4 -0.5-

|-1.00-1.5-

-2.0

£í

10 11 12 13 14 15 16 17 18 1S 20

Relação Ar/Combustível (gasolina)

[6d]

Reparar que para 0 valor de relação 14,7 (relação estequíométrica para gasolina pura) a corrente é nula.

I0.200.00 14.3

14.5

14.7

14.9

15.1

Relação Ar/Combustível (gasolina)

[6e]

164

De uma outra forma, a curva determina a corrente nece¬ ssária para tornar estequiométrica a relação ar/combus¬ tível dos gases de escape presentes na câmara de difusão.

[mA] Resposta 1.0

A figura [6e] apresenta a curva de variação da tensão da célula de medição (Nernst) em função da relação ar/combustível. É a resposta de um sensor de O2 convencional.

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Capítulo 24 - SENSORES Na UC,

0

módulo DSP (fig. [6c]), aplicando cálculos matemáticos,

transforma a curva não linear de corrente Ip numa relação linear de tensão Vrel (0 a 5V), como mostrado na curva da figura [6f] . Com base na tensão Vrel, o programa na UC determina a relação ar/ combustível (ou Lambda) da mistura admitida.

Incorporado ao conector de 6 terminais existe um resistor de calibração (Real) utilizado para compensar tolerâncias de fabricação (fig.[6c]).

DE

[V]

CONCENTRAçãO

DE

O2

Curva de Relação Linearizada

5,0

I4’5' S4'°~ 3.5| •c 3.0-

2.0I 3 2.5-

|15-

O seu valor está na faixa de 30 a 300 ohms, e é ajustado individualmente, I1°' *- 0.5para conseguir derivar parte da corrente Ipa, de forma tal, que esta 0.0 atenda à especificação da curva característica da figura [6d]; isto para 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 todos os sensores produzidos. Relação Ar/Combustível (gasolina) Em função das tolerâncias apontadas acima, a curva que relaciona a [6f] corrente Ip e X, varia de peça para peça. A derivação da corrente Ic permite padronizar a curva que relaciona a corrente Ipa e X, de forma tal que seja a mesma para qualquer peça. Para possibilitar o correto processamento digital do sinal Ipa, o terminal Ip/Vm (massa de referência) é mantido a uma tensão entre 2.4V e 2.7V, tipicamente, 2.5V,

ti

•Controle do Aquecedor O módulo DSP (fig.[6c]) é responsável também, pelo controle do aquecedor. A temperatura de operação é um fator importante para o funcionamento e precisão do sensor. É mantida em torno dos 650°C, através de um sinal PWM (ciclo de trabalho variável) com frequência de 30 Hz. O mecanismo de controle se baseia no fato que a resistência interna da célula de Nernst é inversamente proporcional à temperatura à qual é submetida. Um circuito interno à UC, monitora constantemente essa resistência, cujo valor é utilizado para modificar o ciclo de trabalho do sinal PWM. Assim, um aumento no valor de resistência é indicação de diminuição da temperatura. Como resultado, o circuito DSP aumenta o ciclo de trabalho do sinal e consequentemente, a tensão média aplicada ao aquecedor o que provoca o retorno da temperatura ao valor nominal de operação.

Comportamento Típico Afigura [7] mostra a resposta do sensor de relação ar/combustível (H20S) em função de condições variáveis de carga (TPS) e velocidade do veículo (VSS).

X»1.98

100%

/1

*-i

l"

125 km/h

! UiMBSLSÍ

vss H02S

\Â í l i

1

:

\ip

TPS'7

—V... Rifei *ÿ'-

i-\

[%] [km/h] [V]

Pífia V ::

1

0

«SB!

A

r

TPS VSS H02S r 100 170 2.0

0

0.8

C

B

[7] Reparar que o sinal do sensor de relação (H02S) não oscila como ocorre com a sonda de zireônio quando funciona em malha fechada.

•Condição de aceleração e carga parcial estabilizada (seção A). O A, permanece estável, com valor

próximo de 1.0 (0.94), devido a que o sistema permanece operando em malha fechada e a relação ar/ combustível oscila em torno da estequiométrica.

•Condição de plena potência (seção B). O X diminui quando o enriquecimento se faz necessário. »

Desaceleração (seção C). O Lambda passa a um valor limite (1.98) que depende dos circuitos eletrónicos utilizados e do programa de controle. Isto, em função do corte de combustível que provoca o empobrecimento extremo da mistura.

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165

Capítulo 24 - SENSORES

DE

CONCENTRAçãO

DE

©2

Sensor de Relação Ar/Combustível de 1 Célula - AFR Sua constituição é similar à do sensor HEGO, com conector de 4 terminais, mas, funciona de forma bastante diferente. As características principais são:

•A temperatura de funcionamento está em tomo dos 65CPC. Lembrar que a sonda convencional trabalha na faixa de 35CPC a 400°C.

•A corrente de salda varia de forma quase linear, em função da concentração de Oz dos gases de escape. A figura [8a] mostra a constituição do sensor AFR, o qual é basicamente, uma célula de zircônio coberta de uma camada de difusão que contribui a limitar a corrente de íons de oxigénio quando aplicada uma tensão entre os eletrodos. Esta camada ajuda também, a linearizar, em parte, a relação entre a corrente de ions e a diferença de concentração de oxigénio a ambos os lados da célula. A figura [8b] apresenta um diagrama de blocos com o esquema de conexão do sensor AFR à UC. Quando, entre os terminais do sensor é aplicada uma tensão de 300 mV (diferença entre a tensão de controle l/c e a tensão de referência Vref), a corrente Is é nula. Interno à unidade de controle, o circuito de detecção, formado pelo resistor Rm e o amplificador A, mede o sentido e intensidade da corrente Is, e gera a tensão Vm, que resulta proporcional à concentração de oxigénio nos gases de escape e à relação ar/combustível. Com mistura estequiométrica: Is = 0 e a tensão Vm = 3.3V.

Sensor de Relação Ar/Combustível AFR (1 célula) eletrodos de platina gases de escape J[~ Camada] de Difusão]' Célula Célula] de Nernstj de Nernst Câmara de]

Referência]

Aquecedor

n

H

7

ar ambiente

J==fií

[8a]

+bat

~uc] 3.3VJVC

AFR

'sj;

Pltls

Rm

1

Vm

I

5V«

3.0V, ,Vref

A

Com misturas ricas (excesso de FIC e CO), a corrente Is é negativa e Vm, inferior a 3.3V.

PWM

Com misturas pobres (com excesso de 02), a corrente Is é positiva e Vm, superior a 3.3V.

1 3 Cií

I

[8b]

Por ser um sinal interno à UC, a tensão Vm só pode ser medida utilizando o equipamento de diagnóstico.

LAF Toyota A figura [8c] apresenta a curva característica da tensão Vm com referência à relação ar/combustível. Observar que a variação de Vm é proporcional à variação na relação ar/combustível. Sinal Vm

4.6V

M

M 4X> -

Curva Característica

ò 3-®-

}«-

13

3.4

-

S 3.2 ’ 3J0

-

2.8 2.6 * 2.4

| Rotação do Motor 3500 RPM

650 RPM

V.

12 13 14 15 16 1? 18

19

Relação Ar/Combustível

[8c]

A figura [8d] mostra como varia 0 sinal Vm (interno à UC) em resposta a câmbios na rotação do motor. Reparar que não apresenta as oscilações características da sonda Lambda convencional.

[8d] O sensor de relação foi produzido inicialmente, com tecnologia "convenciona!', ou seja, constituído de um elemento cónico ("dedal") de zircônio com aquecedor interno. Atualmente, é utilizada tecnologia "planar", com 0 aquecedor integrado ao substrato do sensor, A curva característica assim como a faixa de operação são as mesmas para ambos os tipos de sensores.

166

Humberto José Manavella - HM Autotrônica

Capítulo 24 - SENSORES

DE

As principais diferenças, com relação ao sensor convencional de elemento cónico, são:

O planar entra em funcionamento mais rapidamente.

> Falha no aquecedor gera um código do tipo "A"; o DTC correspondente é gravado como "confirmado", no primeiro ciclo de condução em que é detectada a falha.

Resistência do Aquecedor Temperatura do Aquecedor

20°C

_

CONCENTRAçãO

Sensor de O2

DE

O2

Sensor A/F

Sensor A/F

11-160 1.8-3.4 fi

0.8-1.4 0

Planar

Cónico

A resistência do aquecedor é superior àquela do sensor

A/F de elemento cónico.

[9]

Afigura [9] apresenta os valores de resistência do aquecedor para os sensores de relação e sonda Lambda.

Precauções Como com 0 sensor de O2 de zircônio, o sensor de relação, de 1 ou de 2 células, é afetado pelos mesmos agentes químicos os que, geralmente provocam danos irreversíveis. Entre os agentes contaminadores mais comuns, se incluem:

>

Combustível com chumbo. A vida útil se degrada sensivelmente podendo diminuir até menos de Whoras. Etileno-glycol presente no líquido de arrefecimento Silicone do adesivo para juntas Metálicos como chumbo e zinco (peças galvanizadas)

Em particular, os sensores de câmara aberta não devem ser expostos ao fluxo de gases de escape com 0 aquecedor desligado. Nestes casos, a câmara de difusão será entupida pelos depósitos de carvão e óleo os que, em funcionamento normal, seriam queimados. Estes sensores são sensiveis á pressão pelo que não devem ser instalados em locais submetidos a pressões muito superiores ou inferiores à atmosféricajá que, contrapressões negativas ou positivas excessivas afetam as leituras, provocando erros consideráveis.

Sensor de Concentração de Oxigénio - Falhas não Elétricas Principais causas de falha: 1) Contaminação

•Por

combustível com chumbo, este, presente nos aditivos anti-detonantes que eram adicionados à gasolina. São defeitos irreversíveis. •Por sílica proveniente do silicone contido nos produtos de vedação do tipo RTV (de vulcanização a temperatura ambiente), utilizados nas juntas. São defeitos irreversíveis, •Por carbonização resultante da queima excessiva de óleo. São, geralmente, defeitos reversíveis. O primeiro efeito da contaminação é provocar resposta lenta do sensor às variações de concentração de O2. Como consequência, diminui a amplitude do sinal, ou seja, 0 diferencial entre as tensões máxima e mínima.

2) Cerâmica quebrada A referência de ar externo, necessária ao funcionamento do sensor de 02, é obtida através de furos na carcaça externa (sensores antigos) ou através dos fios de conexão. Com a cerâmica quebrada, 0 combustível residual nos gases de escape pode contaminar a câmara interna, exposta ao ar. Com isto, perde-se a referência de oxigénio. Nesse caso, 0 sensor passa a trabalhar de forma invertida: O lado de referência terá menos oxigénio que 0 lado do escape e com isto, a tensão do sinal inverterá a sua polaridade em alguns pontos, passando a apresentar valores negativos. Assim, o sinal continuará a comutar, mas possivelmente, apresentará valores positivos e negativos. Por outro lado, 0 mesmo sintoma (valores negativos) se apresenta se há falta de oxigénio de referência devido obstrução nos fios de conexão ou nos furos da carcaça.

O padrão OBDII não tem a possibilidade de mostrar valores negativos do sinal. Portanto, nesse

caso, equipamentos genéricos podem apresentar OV como valor do parâmetro "Sensor de 02".

«CHM

Autotrônica

Humberto José Mana veila - HM Autotrônica

> 167

25

OBD II - MONITOR DOS SENSORES DE CONCENTRAçãO DE ©2

O padrão OBDII, prevê a instalação de até 6 sensores de 02, no caso pouco frequente do veículo possuir 2 escapamentos (um para cada banco) e, portanto, 2 catalisadores. Veícuios com motores V12, V10, V8 ou V6, com 2 bancos de cilindros e um único escapamento, geralmente possuem 4 sondas: uma para cada banco, uma antes do catalisador e uma outra depois. Motores de 4 cilindros utilizam 2 sondas: uma antes do catalisador (précatalisador) e outra após (pós-catalisador),

| Identificação dos Sensores de 0- 1 Cilindro 1

O [1a]

H02S11

H02S12

1

H02S13

"1

H02S11

H02S12

"l

©

"1

EDO

mm

© H02S21-Í

[1b]

H02S23 J

H02S22J

A figura [1a] mostra a localização das sondas, para 0 caso de motor em "V e 2 escapamentos e, a [1b] para motor 4 cilindros.

Em OBDII os sensores são identificados com a sigla H02Sxy onde x = banco ey = posição a partir do motor. O banco 1 é aquele que contém 0 cilindro 1 . A figura [1c] mostra a configuração de sensores de um motor com os cilindros em “V" e um escapamento. O catalisador de aquecimento rápido contribui para diminuir as emissões nos segundos iniciais de funcionamento do motor.

banco 2

banco 1 H02S21

H02S11 H02S12

catalisador f I de aquecimento rápido

[1c]

catalisador « de aquecimento rápido

mt catalisador de 3 vias

Assim, os sistemas OBDII possuem pelo menos, 2 sondas, uma antes do catalisador e uma outra, depois:

O sensor pré-catalisador: Para o controle da relação ar/combustível.

O sensor pós-catalisador: Para verificação da eficiência de conversão (monitor do catalisador) e para o ajuste fino da relação ar/combustível, no caso de motores com uma única sonda pré-catalisador. Sensor de Relação

\ Ar/Combustível

Sensor de 02

H02S11

No caso de motores que utilizam Sensor de Relação Ar/Combustível, este ocupa a posição pré-catalisador (fig.[1d]). A posição pós-catalisador é ocupada por um Sensor de O2 de zircônio.

H02S12

[1d]

168

Humberto José Manavelia - HM Autotrônica

Capítulo 25- OBD II - MONITOR

DOS

SENSORES DE CONCENTRAçãO

_ Monitor dos Sensores de 02

02

DE

-o.

Como já mencionado, o padrão OBDIi requer que a UC monitore a condição de funcionamento dos componentes eletrónicos com o objetivo de evitar que as emissões ultrapassem 1.5 vezes os níveis determinados pela legislação vigente no ano de fabricação do veículo. No caso do sensor de 02, 0 monitor deve verificar tanto 0 seu correto funcionamento como 0 desempenho do aquecedor. Os testes de diagnóstico são aplicados a todos os sensores de O2 presentes no veículo. Assim, os sistemas OBDII implementam dois monitores relacionados com os sensores de O2: 1. Monitor do Sensor de O2. Verifica o funcionamento, a resposta e o nível de atividade do sensor. 2. Monitor do Aquecedor. Verifica 0 funcionamento e 0 desempenho do aquecedor.

Os testes de funcionamento são executados de forma contínua; os outros, uma única vez a cada ciclo de condução quando satisfeitos os critérios de habilitação.

Verificação do Nível de Atividade dos Sensores de Oxigénio (H02S) Pré-catalisador Resposta da sonda (resposta lenta): Este teste avalia a "rapidez" com que 0 sensor reage a mudanças no teor da mistura. O monitoramento pode ser feito, por exemplo:

•Com

um sinal de controle dos injetores que modifique a relação Limite 1.00Var/combustível entre rica e pobre, com frequência de 1,5 Hz e magnitude específica. Isto resultará num sinal de amplitude previsível, como Limite pobre — 0.00Vmostra a figura [2a], Um sensor "lento" apresentará um [2a] sinal de amplitude reduzida. Quando esta amplitude resulta inferior a um limite mínimo (fig.[2b]), 0 DTC correspondente é gravado como "pendente".

—

•Uma

outra forma é avaliar o tempo de resposta do sensor a variações no teor da mistura. Este teste consiste no cálculo do

tempo médio das transições rico/pobre e pobre/rico (fig.[2c]). Os tempos médios, calculados a partir de uma sequência de transições, são comparados com valores de calibração máximos (da ordem de 100 a 200 mS). Tempos maiores são indicação de sonda "lenta".

•Por último, 0 teste pode ser realizado monitorando a frequência

"gRoov: TH

_n_n_n_

0

Outros modos de operação em que 0 sistema funciona fora da relação estequiométrica.

No entanto, o monitor pode ser impedido de rodar se existem condições outras, como as do quadro ao lado, que podem causar a detecção de falha inexis-tente,

DTC de falha de combustão ou de sensor de O2 presente. DTC de defeito no ajuste de combustível presente. Sistema operando no modo emergência. Monitor de EGR sendo executado.

propiciar resultados imprecisos ou

Teste Intrusivo cio ajuste de combustível em execução.

provocar conflito com outros monitores.

Monitor do sistema EVAP em execução.

Humberto José Manavella - HM Autotrônica

177

Capítulo 26- OBD II - CATALISADOR m Testes de Diagnóstico ®

Teste Passivo

É aquele normalmente aplicado. Como foi visto, a atividade do sensor pós-catalisador é uma medida da capacidade de armazenamento de oxigénio e por consequência, da eficiência de conversão. Assim que as condições de habilitação são satisfeitas, o monitor começa a contar o número de comutações (transições rica/pobre e pobre/rica) do sinal das sondas pré e pós-catalisador. São estas as "contas cruzadas". Quando atingido um número pré-estabelecido de comutações do sensor pré-catalisador, o acumulado de comutações do sensor pós-catalisador é dividido pelo número total do sensor pré-catalisador. Isto, para computar a "relação de comutação". Assim, supondo que o número pré-estabelecido de comutações do sensor pré-catalisador seja 100:

Se o acumulado do sensor posterior é 7, a relação resulta igual a 0,07 (7%). Se o acumulado do sensor posterior é 95, a relação resulta igual a 0,95 (95%). Uma "relação de comutação" próxima de 0 (0%) é indicação de alta capacidade de armazenamento de 02 e consequentemente, de alta eficiência de conversão. Pelo contrário, relações próximas de 1 (100%) apontam para baixa capacidade de armazenamento e baixa eficiência.

Como fase final de verificação e para evitar uma falsa detecção de falha, os resultados de uma sequência de testes são processados utilizando cálculos estatísticos, que levam em consideração a estimativa de temperatura a que está submetido 0 catalisador. Servem para eliminar resultados muito fora da média. ®

Teste Intrusivo

O teste intrusivo é aplicado pelo monitor, para avaliar a eficiência de conversão, quando o monitoramento passivo não resulta conclusivo. A figura [4] mostra a tela de um osciloscópio com as ondas resultantes da execução do teste intrusivo. Nela é possível observar 0 gráfico do "tempo de injeção" ( tinj) e os sinais dos sensores précatalisador (HOZS11) e pós-catalisador (.H02S12), correspondentes a uma sequência de teste.

mS

Teste do Catalisadorl

intervalo do teste

8 76“ 5“ 43-

P0420/P0430: Códigos para o sistema catalítico como um todo; ou para o caso de um único catalisador convencionai para cada banco (banco #1/banco #2)

> P0421/P0431:

Códigos para o catalisador de aquecimento; normalmente instalado antes do catalisador principal (banco #1/banco #2)

P0422/P0432: Códigos para o catalisador principal (banco #1/banco #2)

P0423/P0433: Códigos para o catalisador aquecido (banco #1/banco #2)

Novos Tipos de Catalisadores A evolução constante, no sentido da diminuição do consumo de combustível e das emissões automotivas, traz consigo a necessidade de novas tecnologias. No relativo à economia, o desenvolvimento de motores que funcionam com mistura pobre, em condições de carga parcial estabilizada, apresenta uma solução muito interessante. No entanto, a temperatura na câmara de combustão pode alcançar níveis que propiciam a formação de elevadas concentrações de NOx no escapamento. Este fato, de certa forma, diminui significativamente, a vantagem em economia de combustível que tais motores oferecem. Para contornar esta situação foi desenvolvido o catalisador de armazenamento/redução de NOx.

> Com relação ao tratamento dos gases de escape, um fator fundamental é a diminuição do período necessário para o catalisador funcionar com máxima eficiência de conversão. O catalisador aquecido, ainda que com algumas restrições na sua aplicação, se apresenta como possível solução.

®

Catalisador de Armazenamento/Redução de NOx

Para evitar os altos índices de formação de NOx durante a operação com mistura pobre, os veículos equipados com motores com "combustão de mistura pobre", que operam com relações ar/combustível de até 22:1, incluem um catalisador extra, de armazenamento/redução de NOx, na posição onde comumente se encontra o catalisador de 3 vias (fig .[5a]) . Este último, por sua vez, está instalado logo após o coletor de escape com o objetivo de reduzir o tempo de entrada em funcionamento, ou seja, o tempo para atingir a temperatura de "light off ou de 50% de eficiência de conversão.

3>

[5a]

u

Catalisador de NOx'

O objetivo deste catalisador extra é o de "reduzir" o NOx a seus componentes básicos: 02 (oxigénio puro) e N2 (nitrogénio puro). Como será visto a seguir, também, funciona como catalisador oxidante do CO e HC. O catalisador de armazenamento/redução de NOx é constituído, de forma similar ao de 3 vias, por um substrato cerâmico poroso sobre 0 qual são depositados os elementos catalíticos: 8

Platina: Elemento catalisador oxidante do excesso de HCeCOe redutor de NOx.

•Titanato de sódio (composto de titãnio e sódio): Funciona como agente de armazenamento de NOx. Funcionamento A figura [5b] apresenta um gráfico com a variação de concentração dos gases na saída do catalisador de 3 vias em função do Lambda da mistura admitida. Observar o aumento considerável na concentração de O2 e de NOx para misturas pobres. Por outro lado, para misturas ricas, reparar no excesso de HC e CO. Estas considerações são úteis na análise de funcionamento do catalisador de NOx.

1/T\ /

2

S3 / I

S2B /

v

/

/

c, pobre

;7ca

[5b]

Humberto José Manavella - HM Autotrôníca

179

Capítulo 26- OBD II - CATALISADOR Mistura Pobre

|Jk j,

Ugu:

co*

flO*0

W0»

m

\Jÿ

QQI

7

Q

]

Figura [5c]: Durante o funcionamento com mistura pobre, os gases, após o catalisador de 3 vias, contém um alto porcentagem de NOx e 02. Ao entrar no catalisador de NOx e pela ação catalítica da platina, são transformados em dióxido de nitrogénio (N02), o qual é "armazenado" na camada de titanato de sódio.

Mistura Rica \

[5c]

C0\

m

> Figura [5d]: Quando a unidade de controle do motor determina que a 1 camada de titanato de sódio está saturada, temporariamente enriquece QQ a mistura. Com isto, na saída do catalisador de 3 vias, diminui a * quantidade de 02 e NOx e sc eleva a concentração de HC e CO. A [5d] ação catalítica da platina promove a reação química destes últimos com 0 NOx armazenado 0 que resulta na formação de CO2 (dióxido de carbono), H2O (água) e N2 (nitrogénio) .

Nos veículos com motores de "combustão de mistura pobre", 0 catalisador de armazenamento/redução de NOx não é monitorado diretamente. A recomendação do fabricante é no sentido de que, ao ser detectado defeito no catalisador de 3 vias, ambos sejam trocados. ®

Catalisador Aquecido Eletricamente

O objetivo deste é a rápida entrada em funcionamento para o tratamento dos gases ainda, na fase de aquecimento do motor. Está constituído por um aquecedor de estrutura porosa, aberto à passagem dos gases, na qual sâo incluídos os elementos catalíticos. O aquecedor/catalisador fornece 0 calor necessário à açáo dos elementos catalíticos. Os veículos equipados com este tipo de catalisador deverão possuir sistema elétrico de 42 volts.

Envelhecimento Os catalisadores com substrato cerâmico sofrem um processo de envelhecimento térmico (devido aos ciclos de variação de temperatura) e um outro químico (devido à ação de agentes nocivos como 0 chumbo e outros elementos químicos contidos no combustível, no óleo lubrificante e no líquido de arrefecimento). O processo de envelhecimento se manifesta como uma queda na eficiência de conversão. Em um sistema funcionando correta mente, 0 processo de envelhecimento pode ter uma duração comparável à vida útil do veículo. No entanto, pode ser acelerado de forma considerável em função de falhas, como por exemplo, defeitos no sistema de ignição. Estes resultam no acúmulo de HC no catalisador que ao queimar, provoca o aumento da temperatura interna que, se excessivo, resultará em danos irreversíveis.

A proteção se consegue através do monitoramento contínuo da combustão, sendo 0 Monitor de Falhas de Combustão 0 responsável por detectar 0 limite máximo de falhas a partir do qual a integridade do catalisador fica comprometida. Quando ultrapassado este limite, a lâmpada MILé ligada de forma intermitente. Nos casos em que a temperatura do catalisador, calculada pelo monitor, resulta excessiva em função de uma condição persistente de alta carga e rotação, 0 funcionamento com mistura rica pode ser utilizado para reduzir a temperatura do catalisador.

Precauções O funcionamento do monitor de diagnóstico pode ser afetado adversamente por vazamentos (ainda que pequenos) no escapamento, que permitam a entrada de oxigénio não desejado. Dependendo do tamanho e localização, estes vazamentos podem:

•Impedir que um catalisador degradado seja detectado como defeituoso.

•Provocar a detecção de falha em um catalisador funcionando normalmente. •Impedir que 0 monitor seja executado.

Substâncias encontradas no combustível, no óleo lubrificante e no líquido de arrefecimento, como fósforo, chumbo, silício e enxofre, podem contaminar 0 material catalítico afetando negativamente a capacidade de armazenamento de oxigénio. Outra fonte de contaminação sâo alguns líquidos de limpeza de injetores, câmara de combustão e corpo de borboleta.

< -ÇMMAutotrônica > 180

Humberto José Manavella - HM Autotrônica

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27

OBD II SISTEMA EGR •RECIRCULAçãO DOS GASES DE ESCAPE Objetivo A recirculação de até 20% dos gases de escape para o coletor de admissão produz a redução da temperatura de combustão e a consequente diminuição da emissão de NOx. Por serem inertes, os gases recirculados não participam do processo de combustão o que resulta na limitação da pressão e temperatura máximas decorrentes da

Recirculação dos Gases de Escape EGR r Acionamento Elétrico Válvula r Vácuo Direto "1 EGR

[.Acionamento por Vácuo

LVácuo Modulado

combustão. A figura [1] apresenta a configuração básica do sistema EGR. As válvulas atualmente utilizadas são as de acionamento elétrico (motor de passo e linear) ou as controlada por vácuo modulado.

fluxo de gases

8 recirculados

[13 Em motores modernos, com injeção direta de combustível, a taxa de recirculação pode chegar a 30%. Cabe lembrar que a formação de NOx poderia ser reduzida por outros métodos, como por exemplo:

Enriquecimento da mistura para reduzir a temperatura de combustão. No entanto, isto aumentaria as emissões de CO e HC.

> Diminuindo a

taxa de compressão. No entanto, isto reduziria a eficiência térmica e consequentemente, aumentaria o consumo de combustível.

Portanto, a recirculação de uma porcentagem de gases de escape, tem-se mostrado a medida mais eficaz para reduzir a emissão de NOx sem prejudicar nem a economia nem as outras emissões.

A adição de pequenas porcentagens de gases de escape (inertes) à mistura admitida, resulta na diluição da mesma. Como os gases recirculados substituem igual porcentagem de mistura, os cilindros recebem uma quantidade menor desta última, em relação a sua capacidade volumétrica. Assim, a pressão média efetiva e a temperatura máxima da câmara de combustão também, diminuem; como resultado, o motor desenvolve uma potência menor. A temperatura máxima menor tem como consequência a diminuição do nível de NOx.

Em função da queda de desempenho, provocada pela recirculação dos gases, este procedimento só poderá ser aplicado em condições de carga parcial estabilizada. Se aplicado durante a marcha lenta, produz instabilidade da mesma. Nas acelerações e na plena potência, provoca falha de retomada e afeta o desempenho. Também, não é aplicado durante a fase de aquecimento do motor já que nesse caso, a combustão é menos estável.

Nos sistemas que determinam a massa de ar pelo método Velocidade/Densidade, a UC calcula a massa de gases recirculados e a subtrai da massa de ar admitida para assim, injetar a massa de combustível correta. Nos sistemas com medição direta da massa de ar, a unidade de comando não realiza o ajuste acima em função de que o sensor MAF já indica a massa de ar admitida. O ponto de ignição é avançado, geralmente, de 1o a 2o (1 a 2 graus) para cada 1% de gases recirculados.

Uma análise detalha dos diversos sistemas EGR utilizados ao longo dos anos, pode ser encontrada, entre outros, no livro "Controle Integrado do Motor", do mesmo autor.

Humberto José Manavella - HM Autotrônica

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Capítulo 27- OBD II SISTEMA EGR - RECIRCULAçãO DOS GASES DE ESCAPE Economia de Combustível Originalmente, o sistema EGR foi adicionado ao sistema de controle do motor para reduzir as emissões de NOx. Mais recentemente, a partir de meados dos anos '90, e em função dos avanços tecnológicos aplicados ao catalisador de 3 vias, (o qual consegue reduzir com elevada eficiência as emissões de HC, CO e NOx) e ao projeto otimizado do motor, em muitos casos, o sistema EGR não mais seria necessário. Há atualmente, motores que não possuem sistema de recirculação EGR seja porque, assim mesmo, atendem à norma OBDll ou porque conseguem reduzir a formação de NOx utilizando outros recursos como, por exemplo, uma combinação otimizada dos seguintes fatores:

•Calibração precisa do ajuste de combustível e do avanço do ponto de ignição. •Cruzamento apropriado das válvulas de admissão e escape com o qual a temperatura interna dos cilindros pode ser controlada de forma tal que as emissões de NOx resultem reduzidas. No entanto, em muitos casos, o sistema EGR é retido por razões de economia de combustível. Isto porque, devido a que os gases inertes são admitidos no lugar de mistura, o motor tem um desempenho menor (menor eficiência volumétrica, menor torque) cÿra determinadas condições de rotação e carga. Portanto, para produzir o mesmo torque, o motorista deve pressionar o acelerador para abrir a borboleta. Quanto mais a borboleta é aberta, mais eficientemente o motor funciona como bomba sugando ar; ou seja, diminuem as perdas e aumenta a eficiência volumétrica, que resulta máxima em plena carga.

De uma outra forma: A redução na eficiência volumétrica implica num ângulo de abertura maior da borboleta para manter a mesma velocidade. A maior abertura resulta na redução das perdas na admissão da mistura. Portanto, com o motor funcionando mais eficientemente e tolerando um avanço maior, melhora a economia de combustível.

Configurações O elemento principal do sistema é a válvula EGR, presente em todas as aplicações. O que varia nas diferentes configurações presentes no mercado é: O método utilizado no controle da válvula EGR. O método utilizado para medir o fluxo dos gases recirculados.

As figuras mostram alguns exemplos que abrangem a grande maioria das configurações aplicadas aos sistemas OBDll. Uma característica importante a salientar é que em todas as configurações, o controle da válvula EGR ou do vácuo que controla a sua abertura, é feito pela UC. Pelo contrário, em muitos sistemas pré-OBDIl, o controle da EGR era feito sem intervenção da UC. sensor válvula EVR

2a) Nesta configuração (Ford), a válvula EGR é controlada por vácuo modulado. A válvula EVR, controlada peia UC, regula (modula) o vácuo aplicado com o que se consegue a abertura variável da EGR. O Sensor de Pressão Diferencial DPFE informa o diferencial de pressão existente a ambos os lados de uma restrição calibrada. Com este valor a UC calcula o grau de abertura da

EGR e estima (não consegue medir diretamente) a quantidade (fluxo) de gases recirculados. válvula EVR

sensor PFE

SJfonte vácuo válvula j EGR

restrição

calibrada

>DPFE

,á fonte

de vácuo válvula EGR

restrição calibrada

[2a] 2b) Esta configuração é similar àquela do item a) diferindo tão somente, no tipo de sensor utilizado que, neste caso é o Sensor de Pressão PFE, o qual mede a pressão após a restrição calibrada. Com este valor a UC calcula o grau de abertura da válvula EGR e estima (não consegue medir díretamente) a quantidade (fluxo) de gases recirculados. Esta configuração foi pouco utilizada em veículos OBDll.

[2b]

182

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Capítulo 27- OBD II - SISTEMA EGR - RECIRCULAçãO DOS GASES DE ESCAPE 2c) Nesta configuração (GM), a válvula EGR Linear é controlada diretarnente pela UC.

válvula EGR

sensor EVP

Linear

L

A EGR Linear possui o Sensor de Posição EVP integrado, com cuja informação, é calculado o fluxo de gases. O sensor MAR serve à verificação de desempenho do sistema EGR.

MAPI

válvula EGR MAP|

1 (motor

de passo)

[2c] 2d) Nesta configuração (Ford), a válvula EGR é acionada por um motor de passo; o fluxo de gases recirculados é determinado pela posição do mesmo. Para a verificação de desempenho do sistema EGR, esta configuração inclui um sensor MAP.

[2d]

válvula EVR| â fonte

válvula EGRi

2e) Nesta configuração (VW), a EGR é controlada por vácuo através da válvula EVR, a qual regula (modula) o vácuo aplicado, com o que se consegue a abertura variável da EGR. Com base na informação do Sensor de Temperatura EGR, a UC calcula o fluxo.

’de vácuo Sensor de Temperatura

IS&ClEGR

“ ££

válvula

§

vsv

sensor EVP válvula

EGRi

válvula

[2e]

JVCV

sensor de temperatura EGR

*2 E

[2f]

_ a Função Basicamente, a função do monitor é:

Durante a sua execução, o monitor deve verificar as seguintes condições;

2f) Vácuo de controle constante. Nesta configuração (Toyota), o Sensor de Posição EVP está integrado à válvula EGR. O vácuo aplicado à EGR é controlado num valor constante, pela válvula VCV (pneumática), independentemente das variações presentes no coletor de admissão, A eletroválvula 1/Sl/, de 3 vias, conecta a EGR à atmosfera (EGR fecha) ou à fonte de vácuo constante (EGR abre), A UC controla a l/Sl/com um sinal de ciclo de trabalho variável. Desta forma, varia o vácuo de controle o que por sua vez, regula a abertura da EGR e assim, o fluxo de gases. Um sensor de temperatura, instalado na saída da EGR, é utilizado para detectar a condição de fluxo insuficiente.

Monitor EGR _ Detectar condição de fluxo de recirculação excessivo: Válvula EGR não fecha ou possível vazamento. Detectar condição de fluxo insuficiente: Restrição na tubulação de recirculação ou válvula com defeito.

> Com válvula EGR aberta deve verificar-se a recirculação

de gases. Com EGR fechada deve verificar-se a ausência de fluxo de recirculação. __

Os componentes do sistema EGR são monitorados, também, quanto à presença de curto, interrupções e desempenho, pelo Monitor Abrangente de Componentes. Geralmente, o Monitor EGR é executado uma vez a cada ciclo de condução, quando satisfeitos os critérios de habilitação. Após ser apagada a memória de falhas No entanto, há situações em que o monitor Depois de detectar um câmbio abrupto no fluxo de é executado mais de uma vez durante o recirculação. condução; são estas: de ciclo

Humberto José Manavella - HM Autotrônica

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Capítulo 27- OBD II SISTEMA EGR - RECIRCULAçãO DOS GASES DE ESCAPE Critérios de Habilitação Os critérios utilizados para a execução do monitor podem variar de acordo com o sistema analisado e com os avanços

tecnológicos.

No entanto, o quadro ao lado lista os mais relevantes.

Rotação e carga do motor Posição da borboleta Temperatura do motor Velocidade do veículo Pressão absoluta do coletor com variações dentro do limite especificado Sistema EGR não está sob controle manual (através de scanner) e a posição da válvula, dentro do especificado para aquelas condições de funcionamento. Não há transição de estado do conversor de torque (transmissão automática) ou do A/C

Testes de Diagnóstico Os testes aplicados pelo monitor podem ser de dois tipos: testes passivos e testes ativos ou intrusivos. ®

Teste Passivo

A seguir, uma descrição dos principais testes passivos utilizados (ver figuras no item " Configurações"): 1. Verificação por temperatura EGR: Aplicada nos sistemas com configuração similar àquela da figura [2e], Com fluxo EGR normal, a temperatura informada pelo sensor de temperatura EGR, deve ser aproximadamente, 35°C superior à temperatura ambiente.

•Com a válvula EGR comandada aberta, o monitor compara a temperatura EGR com a do ar admitido. Se não atinge o valor especificado, há detecção de fluxo insuficiente.

•Com a válvula EGR comandada fechada, o monitor não deverá verificar aumento de temperatura EGR. Caso esta seja superiora especificada, há detecção de fluxo excessivo. 2. Verificação por sensor MAP: Aplicada nos sistemas com configuração similar às das figuras [2c] e [2d]. Com a válvula EGR aberta, a pressão absoluta do coletor se eleva e o vácuo diminui. O monitor detecta esta

condição através da informação enviada pelo sensor MAP.

•A condição de válvula EGR Comandada aberta e valor de pressão inferior ao calculado, indica fluxo insuficiente. condição de válvula EGR comandada fechada e pressão superior à calculada, indica de fluxo excessivo.

•A

3. Verificação por posição da válvula EGR e temperatura EGR: Aplicada nos sistemas com configuração similar à da figura [2f], Este método utiliza o Sensor de Temperatura EGR para detectar a condição defluxo

insuficiente e o Sensor de Posição EVP para detectar a condição de fluxo excessivo.

•Com a válvula EGR comandada aberta, o monitor compara a temperatura EGR com a do ar admitido. Se a diferença não atinge o valor esperado, há detecção de fluxo insuficiente.

•Com válvula EGR comandada fechada, o monitor utiliza a informação do sensor EVP. Se o valorresulta superior àquele de válvula fechada, o monitor detecta condição de fluxo excessivo. 4. Verificação em sistemas com sensor de pressão diferencial (DPFE): Aplicada nos sistemas com configuração similar ã da figura [2a], Com a válvula EGR aberta o sensor DPFE informa um diferencial de pressão que resulta proporcional ao fluxo de gases recirculados. Durante as acelerações, o sensor deverá indicar um diferencial de pressão "zero", correspondente à EGR fechada.

•Se, com o motor a temperatura normal de operação e a EGR sendo acionada pela válvula 9

reguladora EVR com 80% de vácuo, o diferencial de pressão DPFE resulta inferior ao limite de calibração, o monitor indicará fluxo insuficiente de recirculação. Se, na marcha lenta, quando o fluxo EGR é nulo (EGR fechada), o valor pressão diferencial supera um limite de calibração, a UC detecta a condição de fluxo excessivo.

Outras verificações efetuadas nestes sistemas são: 9

9

Se, com EGR aberta, o sinal supera um máximo especificado, o monitor detecta defeito na conexão do sensor com o coletor de admissão. Se o valor do sinal atinge um limite mínimo, inferior àquele correspondente a diferencial "zero" de pressão, o monitor detecta defeito na conexão do sensor com o coletor de escape.

As conclusões acima podem ser aplicadas à configuração com sensor de pressão PFE (fig,[2bj).

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Humberto José Manavelia - HM Autotrônica

Capítulo 27- OBD II - SISTEMA EGR - RECIRCULAçãO DOS GASES DE ESCAPE ®

Teste Intrusivo

Quando o teste de "diagnóstico passivo" não for conclusivo, o monitor aplica o teste de "diagnóstico ativo" ou ' teste intrusivo". Os critérios de avaliação de desempenho são os mesmos que aqueles dos testes passivos. Uma das estratégias utilizadas implica em abrir a EGR quando deve estar fechada e vice-versa, fechá-la quando deveria estar aberta. Uma condição é que o funcionamento do veículo não deve ser afetado; mas, o motorista poderá perceber pequenas variações de rotação. Em função da grande variedade de sistemas EGR atualmente no mercado, a seguir, somente será abordado o teste intrusivo aplicado nos sistemas com MAP ou com sensor de temperatura EGR O teste intrusivo é realizado em duas etapas;

> A EGR é aberta pelo monitor durante uma desaceleração com borboleta fechada (quando a EGR deveria estar fechada). Isto provoca um aumento da pressão absoluta (MAP) ou da temperatura EGR.

O monitor fecha a EGR durante o funcionamento em carga parcial estabilizada (quando a EGR deveria estar aberta). Isto provoca uma diminuição da pressão absoluta ou da temperatura EGR.

Em ambos os casos deve verificar-se uma variação mínima da pressão de coletor (sensor MAP) ou de temperatura (sensor de temperatura EGR). O exemplo a seguir, apresenta a sequência de eventos que constituem um teste intrusivo durante uma desaceleração, considerando que o sistema possui sensor MAP. Em sistemas atuais, a maioria deles com sensor MAF e que não precisam do sensor MAP, este é incluído para permitir a verificação do sistema EGR. Na figura [3], a curva de RPM mostra, inicialmente, uma queda gradual de rotação. No ponto [1] a EGR abre e começa a recirculação. Isto provoca o aumento da pressão absoluta, do valor correspondente à borboleta fechada (ponto [2]) até um máximo (ponto [3]) que depende do fluxo de gases.

Teste Ativo da EGR (na desaceleração)

r® RPM ®T

> No ponto [2] a pressão absoluta começa a aumentar

(diminui o vácuo) devido à pressão positiva dos gases de escape recirculados, os quais entram no coletor, praticamente, à pressão existente no coletor de escape. Quanto mais aberta estiver a EGR, maior será a pressão indicada pelo sensor MAP.

Com o aumento da pressão, a rotação cai devido à perda de torque provocada pela diluição da mistura (ponto [4],

Quando a EGR fecha (ponto [7]), a pressão do coletor retorna ao valor correspondente àquele de borboleta fechada (ponto [6]) e a rotação aumenta voltando ao patamar correspondente à desaceleração (ponto [5]).

MAP

!3/ V 24

26

30 28 Tempo [seg]

EGR

32

34

[3]

Este comportamento reflete um sistema EGR funcionando corretamente. O mesmo procedimento é aplicado no teste intrusivo em carga parcial. Neste caso, a EGR (que está aberta) é fechada e como consequência, a pressão absoluta deverá diminuir um valor predeterminado. Em ambos os testes, a variação indicada pelo sensor MAP pode ser correlacionada com o fluxo através da EGR. O resultado de um teste completo de fluxo EGR, é o valor médio das variações medidas numa sequência de vários testes intrusivos. Desta forma, minimizam-se variações espúrias e evita-se um diagnóstico errado.

Uma condição de falha é indicada no caso desse valor médio estar fora da faixa de calibração. Um valor médio que ultrapassa o limite superior, indica uma condição de fluxo excessivo. Isto pode resultar de uma excessiva contrapressão no escape ou de uma EGR não adequada para a aplicação. Um valor menor que o limite inferior, é indicação de fluxo insuficiente. Isto pode ser provocado por restrição na tubulação, válvula EGR defeituosa ou alta pressão absoluta do coletor (vácuo baixo)

Humberto José Manavella - HM Autotrônica

185

Capítulo 27- OBD II - SISTEMA EGR H

- RECIRCULAçãO DOS GASES DE ESCAPE

Códigos de Falha - DTC Genéricos P0401: Este DTCé gravado em todos os casos de detecção de fluxo insuficiente, como código "pendente". P0402: Este DTC é gravado em todos os casos de detecção de fluxo excessivo, como código “pendente".

Em ambos os casos, se o defeito se apresenta num segundo ciclo de condução consecutivo, o código é gravado como "confirmado" e a lâmpada MIL, ligada.

Os componentes elétricos e circuitos do sistema EGR são verificados constantemente pelo Monitor Abrangente de Componentes, quanto a curto-circuitos e interrupções. Defeitos nesses dispositivos provocam a gravação de códigos DTC no intervalo P0403 a P0409. É importante salientar que nos casos em que o sistema EGR é retido por motivo da economia que propicia (e não para reduzir a emissão de NOx), a condição de fluxo insuficiente, e a conseguinte detecção de falha e gravação de DTC, só acontece quando há um bloqueio de 70% ou mais, na recirculação de gases. Há casos de veículos em que, ainda com bloqueio de 100%, não há gravação de DTC. No entanto, nessas condições podem se manifestar, entre outros, problemas de detonação ou de falha de combustão. Sendo as emissões o foco do diagnóstico OBDII, não havendo detecção de falha, não há gravação de DTC, Nestes casos, um procedimento de verificação que pode ser aplicado é o seguinte:

Motor a 2500 rpm, sem carga. Através do scanner, comandar a abertura total da EGR por 7 ou 2 segundos. Quando não se dispõe de um scanner, o teste pode ser feito alimentando externamente a EGR e fornecendo momentaneamente, massa no terminal de acionamento.

>

Deverá verificar-se um aumento da pressão absoluta (MAP) lida no equipamento de diagnóstico, de 7 a 8 inHg (equivalente a 25-30 kPa). Variações inferiores a 5 inHg (15 kPa) são indicação de fluxo insuficiente; variações superiores a 10 inHg (35 kPa) indicam fluxo excessivo.

Os valores apresentados são típicos e de forma alguma, absolutos. Para um diagnóstico conclusivo, é recomendável, sempre que possível, compará-los com aqueles de sistemas similares em boas condições.

m Exemplo O teste a seguir, que exemplifica a aplicação de teste intrusivo, foi realizado num veículo Honda que, possivelmente, não precisa do sistema EGR para atender à norma OBDII. A razão principal da sua aplicação é a economia de

combustível. A figura [4] mostra a tela de um osciloscópio de 4 canais com capacidade de armazenamento. O veículo trafegava a uma velocidade aproximada de 80 km/h, quando entra na fase de desaceleração (borboleta fechada) no instante [1]. 3

A pressão de coletor, como informado pelo sensor MAP, cai para o mínimo no ponto [2], para, logo em seguida, se estabilizar no valor (levemente maior) correspondente à condição de borboleta fechada.

IíVLAPI

m

1

O sinal de posição EGR indica que a válvula foi aberta por um curtíssimo espaço de tempo (ponto [3]) o que foi detectado pelo sinal do sensor MAP (ponto [4j), que aumenta levemente, indicando a presença de fluxo de recirculação. Desta forma, nem a dirigibilidade nem as emissões são perturbadas de forma significativa. Ainda que com esta variação de pressão bastante pequena, a UC consegue identificar a condição de fluxo suficiente.

jí Posição EGR

4

02} 2

3

4

[4]

6 [S]

Observar que um scanner, com a capacidade de registro e armazenamento de valores, muito possivelmente, não conseguiria detectar este evento.

Autotrônica

186

>

Humberto José Manavella - HM Autotrônica

OBD II - SISTEMA EVAP •CONTROLE DAS EMISSõES EVAPORATIVAS

28

Objetivo O sistema de controle das emissões evaporativas, EVAR tem por função controlar a purga do filtro de carvão ativado (canister). Neste sistema, os vapores gerados no reservatório de combustível são coletados nos grãos de carvão ativo do filtro canister, No momento propício, a unidade de controle libera a passagem entre o filtro canister e o coletor de admissão. Desta forma, os vapores armazenados no filtro, são sugados e se integram à mistura. B

Evolução

Afigura [1] apresenta a configuração básica do sistema EVAP pré-OBDIl. Os componentes básicos desta configuração são: Filtro de carvão ativo (canister): Possui ligação com o tanque, com a válvula de purga e com a atmosfera. O ar externo é que arrasta os vapores de combustível depositados no canister, ao abrir a válvula de purga.

| Sistema EVAP \ r.

,

vapores de combustível entrada

de ar

> Válvula de purga > Válvula anti-capotagem, filtro separador de vapor: Ao fechar, numa eventual capotagem do veículo, evita que combustível líquido atinja o canister. Também, fecha por excesso de combustível no tanque; geralmente, inclui um filtro separador de vapor cuja função é retornar o combustível líquido ao tanque.

Válvula de Purga

Válvula de Canister

rn

to¬

Nesta configuração, a única verificação possível é a do componente ativo do sistema: a válvula de purga. Isto devido a que o sistema de diagnóstico não tem a capacidade de realizar verificações de pressão ou de fluxo de vapores com o objetivo de detectar fugas. Assim, para atender à norma, numa primeira fase (1996) de aplicação, o teste de diagnóstico incorporado ao Monitor EVAP devia ser capaz de detectar vazamento equivalente a um furo de 1mm de diâmetro ou maior.

A partir de 2000, deve poder detectar vazamentos equivalentes a um furo de 0,5 mm de diâmetro ou maior. Para isto, o padrão OBDII prevê um teste de diagnóstico que executa um teste passivo, para verificação do fluxo de purga e um outro intrusivo, para a verificação de estanqueidade ou hermetismo, que abrange desde o reservatório de combustível até a válvula de purga. Também, para atender à especificação, o reservatório de combustível deve ser selado: ou seja, nestes sistemas, a tampa do tanque desempenha um papel muito importante na vedação. Em função de que uma tampa incorretamente instalada, provoca, na maioria dos casos, a gravação de código de falha, os sistemas mais modernos adotam um novo tipo de tampa que requer menos esforço que as anteriores, do tipo rosqueado. Em resumo, à função original do teste, de detectar defeitos elétricos nos componentes, foi adicionada à de verificação do fluxo e de estanqueidade do sistema.

Seguindo as diretrizes do padrão OBDII: A verificação elétrica dos atuadores e sensores do sistema é feita pelo Monitor Abrangente de Componentes de forma contínua A verificação de hermetismo (estanqueidade) e de fluxo de purga, pelo Monitor das Emissões Evaporativas (EVAP) de forma não contínua.

Humberto José Mana veila - HM Autotrônica

187

-

Capítulo 28- 0BD II SISTEMA EVAP - CONTROLE DAS EMISSõES EVAPORATIVAS

Hl

Monitor das Eniissõès Evaporativas

A função principal do Monitor das Emissões Evaporativas (EVAP) é a execução de testes de diagnóstico que permitam detectar vazamentos nas linhas e dispositivos do sistema.

Critérios de Habilitação Os critérios utilizados para executar o com o sistema analisado e com os avanços tecnológicos. No entanto, no quadro ao lado, um exemplo dos aplicados em veículos Ford.

monitor podem variar de acordo

Motor desligado: mínimo de 6 horas Tempo desde a partida: entre 6 e 30 minutos. Temperatura do ar admitido: entre 5°C e 35°C Altitude: inferior a 2500 metros Carga do motor: entre 20% e 70% Velocidade do veículo: entre 65 km/h e 125 km/h Ciclo de acionamento da válvula de purga: entre 75%e 100% Nível do tanque: entre 15% e 85%

a Testes de Diagnóstico Os exemplos a seguir têm por objetivo apresentar implementações típicas que ilustram alguns dos diversos métodos utilizados para atender às especificações OBDII. ®

Válvula

Teste Passivo - EVAP Não Intrusivo

de Purga

No início de aplicação da norma, onde era necessário detectar vazamentos equivalentes a um furo de 1mm de diâmetro, o teste passivo de verificação de pressão na linha de purga e no tanque era o suficiente. São os sistemas EVAP "não intrusivos" dos quais existe uma grande variedade de configurações que dependem do fabricante e/ou do modelo analisado. No entanto, algumas características básicas são as seguintes (fig.[2aj):

•O sistema prevê a existência de um sensor de pressão que,

9

através de uma válvula de 3 vias pode medir a pressão no reservatório (posição R) ou no canister, na saída para a válvula de purga (posição [C]). A UC controla a válvula de 3 vias de modo a verificar as pressões sob condições de funcionamento tais que permitam prever os valores de pressão esperados.

T3 Válvula de 3 vias V

[2a]

* Com o sensor conectado ao canister (posição [C]) a pressão deve ser menor que a atmosférica (fase C) . » Com o sensor conectado ao tanque (posição [R]), a pressão deve ser maior que a atmosférica (fase R) .

®

Válvula anti-capotagem

Sensor de pressão

A figura [2b] mostra o gráfico do pressão de um sistema sem vazamento. A realização do teste pode demandar até 15 ou 20 minutos,

Portanto:

Canister

P

pressão no tanque

j-~ atmosférica-

.

[2b]

R

c

..

B

R

t

Pressão superior ou inferior à pressão atmosférica: Não existe vazamento.

Pressão com valor igual à atmosférica: Há detecçâo vazamento.

Teste Ativo - EVAP Intrusivo

Para a detecçâo de vazamentos equivalentes a um furo de 0,5mm de diâmetro, é necessário realizar o teste intrusivo de estanqueidade (hermetismo). Este pode ser feito de 2 formas: 1. Isolando o sistema da atmosfera, aplicando uma sobre-pressão e verificando como esta varia no tempo.

2. Isolando o sistema da atmosfera, aplicando vácuo e verificando como este varia no tempo. O método de sobre-pressão é mais confiável na detecçâo de vazamentos, mas, de maior complexidade e custo, devido à presença da bomba e dos componentes eletrónicos necessários ao acionamento da mesma. No entanto, o método de vácuo, se bem mais simples, pode não detectar conexões de mangueiras com vedação

deficiente, já que a própria ação do vácuo pode compensar o defeito. A seguir, um exemplo de aplicação de cada um dos métodos mencionados. Outros sistemas, ainda que com algumas diferenças, se correspondem funcionalmente, com uma das configurações acima.

188

Humberto José Manavella - HM Autotrônica

Capítulo 28- OBD II - SISTEMA EVAP - CONTROLE DAS EMISSõES EVAPQRATIVAS B

Verificação de Estanqueidade por Vácuo (Ford, GM)

« Componentes A figura [3] apresenta a configuração típica deste tipo de sistema. Aos componentes básicos antes mencionados, se adicionam: Válvula

Válvula de ventilação do canister (normalmente aberta): Quando fechada, isola o canister da atmosfera.

L--,

de Pur ga

Canister

Sensor de pressão: Instalado na parte superior do tanque.

Informação do nível de combustível. Fornecida pelo módulo de controle do painel de instrumentos.

O sistema deve possuir uma válvula de alívio para limitar a sobre-pressão dos vapores no tanque assim como, a geração de vácuo. Esta válvula pode estar integrada na tampa do reservatório.

1©

entrada dear

Válvula

Anticapotagem

Válvula deÿ Ventilação Sensor de Pressão

aa

A fluxo dos vapores

u de combustível

•Funcionamento - Sistema Ford

[3]

O teste de integridade do sistema é realizado em condições que minimizem a geração de vapor e variações de pressão no tanque, já que isto pode provocar a falsa iluminação da MIL. A verificação é feita após de 6 horas do motor parado, com o veículo se movimentando com velocidade estabilizada e com temperatura ambiente entre 4 °C e 40 °C. A verificação se desenvolve em 4 fases.

Fase 1: Nesta fase a depressão do coletor de admissão cria o vácuo necessário ao teste de estanqueidade. Isto se consegue fechando a válvula de ventilação do canister e abrindo a válvula de purga. Quando atingido, passa-se à fase 2. Caso exista um grande vazamento, esta fase não será completada. O defeito pode ser causado pela tampa do tanque não instalada de forma apropriada, linha de vapor desconectada ou com vazamento, válvula de ventilação bloqueada aberta, válvula de purga bloqueada fechada. Esta situação provoca a gravação de um DTC P0455. Fase 2: Nesta fase, com vácuo na linha, é fechada a válvula de purga durante um tempo pré-estabelecido.

•Se o vácuo continua a aumentar, provavelmente, a válvula de purga não fecha corretamente. Fase 3: Nesta fase, com vácuo estabilizado, o sistema permanece fechado por um intervalo de tempo determinado, no fim do qual é novamente registrado o nível de vácuo. A diferença entre os valores inicial e final é utilizada para comparar com o limite de calibração, o qual é ajustado, antes de cada teste, em função da temperatura ambiente e o nível de combustível. O monitor será interrompido se houver uma mudança excessiva de carga do motor, de pressão ou do nível do combustível no tanque. 9

Se o limite máximo não é ultrapassado, o sistema EVAP é considerado estanque, sem falha.

•Se o limite máximo é superado em 3 testes sucessivos, provavelmente, existe "pequeno vazamento" e uma verificação final (geração de vapor) é realizada nas fases 4 e 5, já que uma excessiva geração de vapor no tanque poderia provocar a falsa iluminação da MIL. Fase 4: A verificação de geração de vapor é realizada eliminando o vácuo do sistema, abrindo a válvula de ventilação e fechando a seguir, a válvula de purga. Apos um intervalo especificado, o monitor determina se a pressão no tanque permanece baixa ou se aumentou devido à geração excessiva de vapores de combustível. Fase 5: Se a elevação da pressão devida à geração de vapor é inferior ao limite máximo, é gravado o código P0442 (pequeno vazamento detectado). Lembrar que as fases 4 e 5 somente são executadas se na

fase 3 foi detectado um provável "pequeno vazamento".

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189

Capítulo 28- OBD II - SISTEMA EVÃP - CONTROLE DAS EMISSõES EVAPORATIVAS

•Funcionamento - Sistema GM Nesta configuração, similar à anterior, o monitor utiliza diversos testes para avaliar o sistema EVAP: 1. Teste inicial de vácuo: É um teste passivo destinado a detectar restrições ou bloqueios no circuito de ventilação do canister. É executado com a válvula de ventilação aberta, a válvula de purga fechada, o motor frio, com a ignição ligada e motor parado. O sensor de pressão do tanque não deve detectar a existência de vácuo no sistema. 2, Teste de excesso de vácuo: É um teste passivo destinado a detectar restrições no circuito de ventilação do canister. O teste é executado durante a purga normal do canister, com a válvula de ventilação aberta. O sensor de pressão não deverá indicar excesso de vácuo. Este é um teste não contínuo que só é executado

quando os critérios de habilitação são satisfeitos. 3. Teste de carga do canister. É um teste passivo cuja função é determinar se o canister está suficientemente "carregado" de vapores de combustível. O monitor utiliza o valor do "ciclo de trabalho de acionamento" da válvula de purga para determinar a carga. Um valor baixo, devido a uma quantidade relativamente grande de vapores armazenados, é indicação que o canister está suficientemente carregado. Um valor alto é indicação de carga insuficiente. Esta informação é utilizada no próximo teste.

Quando a válvula de purga abre, o vácuo do coletor suga vapores de combustível o que provoca a alteração do teor (Lambda) da mistura admitida; isto por sua vez, é detectado pelo sensor de 02. Modificando o ciclo de acionamento da válvula, a UC controla o fluxo de vapores de forma que sua porcentagem no valor de Lambda não supere 10% ou 15% (valores aproximados). Com maiores taxas de HC armazenado, o ciclo de trabalho deve ser diminuído com o objetivo de respeitar os limites acima. O inverso acontece no caso de baixas quantidades de vapores armazenados. 4. Teste de vácuo: É um leste ativo destinado a detectar grandes vazamentos. Durante 0 processo normal de purga do canister, a válvula de ventilação é fechada. O sensor de pressão deve acusar a presença de vácuo 0 que indica a ausência de vazamentos. Só é executado depois que o teste de “carga" indicou que 0 canister não está suficientemente carregado.

5. Teste de pequeno vazamento: É um teste ativo destinado a detectar pequenos vazamentos (1mm ou 0,5 mm, dependendo do modelo). É executado após 0 teste de vácuo ter sido realizado com sucesso. Com vácuo ainda no tanque, as válvulas de ventilação e de purga são fechadas para vedar 0 sistema. O sinal do sensor de pressão é monitorado para verificar a velocidade com a qual 0 vácuo diminui. Se o ritmo de queda ultrapassa um valor limite, 0 código de falha de pequeno vazamento é registrado (P0442). 6. Teste de vazamento da válvula de purga: É um teste ativo destinado a detectar vazamento através da válvula de purga. Para sua realização, as válvulas de ventilação e de purga são fechadas. Se 0 sensor de pressão indica a presença de vácuo, a válvula de purga tem vazamento.

Verificação de Estanqueidade por Sobre-pressão (VW Passat VR6, Golf e Jetta 2.0L) « Componentes A figura [4a] apresenta a configuração típica. Aos componentes básicos, se adicionam:

Válvula de fechamento (normalmente aberta): Quando fechada, isola o canister da atmosfera.

Bomba de diagnóstico: Composta de:

•Bomba de diafragma controlada por vácuo, através I Sistema EVAP - VWl da tubulação A. A função da bomba é injetar ar no circuito de purga, através da tubulação B, para gerar uma sobre-pressão no mesmo. Com vácuo aplicado, 0 diafragma injeta ar. Sem vácuo, 0 diafragma retorna à posição de repouso. • Válvula solenoide para o acionamento da bomba. Acionada pela unidade de comando, controla o vácuo aplicado ao diafragma. •Sensor de pressão. É um micro-interruptor solidário ao diafragma. Com pressão baixa, 0 interruptor fecha. Com pressão de teste no circuito, 0 interruptor abre.

Válvula de alívio: Para limitar a sobre-pressão dos vapores no tanque assim como, a geração de vácuo. Esta válvula pode estar integrada na tampa do reservatório.

190

Relé

(temporizador)

Válvula de Purga £db fluxo dos vapores

u de combustível

Canister

a

B

H [. e

filtro

.entrada de ar

Bomba deç,

Diagnóstico

Válvula de Fechamento

[4a] Humberto José Manavella - HM Autotrônica

Capítulo 28- OBD II - SISTEMA EVÂP - CONTROLE DAS EMISSõES EVAPORATIVAS

•Funcionamento do Sistema Durante o teste, a válvula de purga assim como a válvula de fechamento, permanecem fechadas, isolando o circuito do resto do sistema.

Iniciando o processo de verificação, a unidade de comando energiza a válvula de fechamento, através de um relé com temporização de 10 segundos, e ativa a bomba com um sinal pulsado.

> Quando o interruptor abre, indicando que a sobre-pressão no circuito atingiu o valor de teste, a unidade de comando desativa a bomba. A válvula de fechamento continua energizada. Nesta situação e não existindo fugas, a pressão não deverá cair por debaixo do valor de fechamento do interruptor durante os 10 segundos que demanda o teste.

>

Na presença de fugas, a pressão caipor debaixo da pressão de fechamento do interruptor. Nessa condição, a bomba é novamente ativada com o objetivo de pressurizar o circuito.

>

Ao atingir a pressão de teste, o processo descrito se repete ate esgotar a temporização de 10 segundos.

Os gráficos das figuras [4b;4c;4d] mostram três condições de funcionamento do sistema.

•Para um sistema sem fugas ([4b]), a pressão permanece dentro da

P

/

faixa durante todo o período de verificação de 10 segundos.

...

sem fuga

[4b]

1

10s t

P

•Em um sistema

com fugas ([4c]), é necessário ativar a bomba repetidas vezes, durante o período de verificação. pequena fuga

[4c]

1Ós 1

P| •O vazamento máximo permitido ([4d]) é detectado quando a fre¬ quência de repetição do processo atinge um valor limite especificado.

fuga maior

[4d]

1Òs f

Verificação do Fluxo de Vapores Como nos sistemas EVAP atuais não existe um sensor específico para monitorar a quantidade de vapores purgados, a estratégia utilizada é a de avaliar a variação do ajuste de curto prazo (STFT) com a válvula de purga aberta e fechada. Este método permite, também, detectar se há vapores armazenados no canister.

Códigos de Falha - DTC Genéricos Todos os DTCs são do tipo "B" ou seja, no primeiro ciclo de condução são gravados como "pendentes" e recuperados através do Modo 7. No segundo ciclo consecutivo com a falha presente, são gravados como "confirmados" e recuperados através do Modo 3. Os mais relevantes são: P0440: Vazamento detectado. Por exemplo, o tanque apresenta pressão atmosférica após 20 minutos de funcionamento. P0441 : Fluxo de vapores incorreto. Com a válvula de purga aberta, não se verifica aumento de vácuo no canister ou com válvula fechada, a pressão no canister permanece muito baixa se comparada com a

atmosférica. P0442: Pequeno vazamento detectado. P0446: Defeito na válvula de fechamento da entrada de ar ou de ventilação do canister.

P0450/P0451: Falha no sensor de pressão.

>

P0455: Grande vazamento detectado. Não se verifica fluxo de vapores.

Os códigos relacionados com falhas elétricas são gravados pelo Monitor Abrangente de Componentes.

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191

Capítulo 28- OBD II - SISTEMA EVÂP - CONTROLE DAS EMISSõES EVAPORATIVAS

_

Sistema GR.VR

Recuperação dos Vapores de Combustível no Reabastecimento (ORVR) É um sistema incorporado ao padrão OBDII, que visa evitar o despejo de vapores de combustível durante o reabastecimento do veículo. Quando um veículo é reabastecido, por exemplo, com 30 litros de combustível, 30 litros de ar saturado com HC devem ser retirados do tanque. Anteriormente eram despejados na atmosfera. Com o sistema ORVR, os vapores são direcionados para o canister que está localizado perto do reservatório. A recuperação dos vapores implica na utilização cie uma tubulação de entrada no tanque, de diâmetro menor.

Assim, quando o combustível é jorrado, forma uma "vedação líquida" que evita que os vapores voltem para a atmosfera através do bocal.

São os componentes (fig.[5]):

Tubo de entrada: Possui um diâmetro de 1 polegada (2,5 cm). O pequeno diâmetro permite a criação da "vedação líquida" durante o reabastecimento. Em algumas aplicações, este tubo de entrada está instalado, de forma coaxial, dentro de um outro maior. Isto permite que os vapores gerados dentro do tanque, durante o reabastecimento, sejam recirculados para a parte superior do tubo, na região da vedação líquida, evitando assim, sobre-carregar o canister. Válvula de retenção: Localizada na parte inferior do tubo, permite somente o fluxo de combustível para o tanque, evitando assim, o retrocesso de líquido.

Canister

Válvula de Corte

\

Válvula de Retenção

*

hS

Área de vedação Tubo de 1 polegada

[5] Válvula de corte: Localizada no reservatório, cumpre a função de impedir a passagem de líquido para o canister no caso de capotagem ou de nível excessivo de combustível. Filtro canister: A adsorção dos vapores de combustível, produzidos durante o reabastecimento, impõe uma demanda adicional ao canister, o que requer um de maior volume, entre 1,5 e 2 litros. Ainda assim, o canister pode atingir uma temperatura 20°C superior à temperatura ambiente.

> Válvula de alívio da pressão e do vácuo: Fornece a

ventilação do tanque tanto para pressão como para vácuo excessivos. Pode estar integrada à tampa do reservatório.

mtotrônica

192

>

Humberto José Manavella - HM Autotrônica

OBD II - MONITORES

29

•SISTEMA AIR

VáLVULA TERMOSTáTICA •SISTEMA PCV ®

?[y'

Sistema de Injeção de Ar Secundário - AIR

Na literatura especializada, este sistema é identificado, geralmente, com a sigla AIR.

Objetivos Promover a oxidação do HC residual, presente no coletor de escape, durante a fase de aquecimento do motor, injetando um fluxo de ar adicional, antes do catalisador.

Gerar uma quantidade adicional de calor, com o objetivo de que o catalisador atinja a temperatura de operação o mais rapidamente possível, após uma partida a frio. Nos casos em que o sensor de 02 não era do tipo aquecido, este aumento de temperatura favorecia 0 aquecimento rápido do sensor e com isto, a diminuição do tempo necessário para 0 funcionamento em malha fechada, do controle da mistura. Fornecer oxigénio adicional ao corpo oxidante, nos casos de catalisadores de dois corpos (redutor + oxidante), injetando ar entre os dois corpos. Com isto, o corpo oxidante recebe oxigénio suficiente para oxidar completamente, 0 HC e CO residuais, (ver o Capítulo 26"Monitor do Catalisador1')

Sistema Thermactor QRelé da Bomba jBÿIBomba de Injeção Válvula de [ÿVálvula de Desvio ~TjF Chaveamento úe.

Configurações Em função da grande variedade de configurações utilizadas ao longo dos anos, somente serão apresentados a seguir, alguns dos sistemas aplicados em veículos OBDII. ®

Sistema Thermactor (Ford)

>

Bomba de injeção de ar secundário Pode ser acionada eletricamente ou mecanicamente, através da correia do virabrequim. Na atualidade,

V1 V2

u

fv 2ÿ'

só eletricamente.

®>

Válvula de controle da injeção de ar. Sua função é direcionar 0 ar para 0 coletor de escape/ catalisador ou para a atmosfera. Válvula de chaveamento da injeção de ar. Sua função é desviar o ar, proveniente da bomba de injeção de ar, para 0 coletor de escape ou para 0 catalisador.

3ÿ

fluxo do ar secundário

)2 j

1 ventilação para a atmosfera 2 injeção no coletor de escape 3 injeção no catalisador

V1,V2 válvulas unidirecionais

Válvulas unidirecionais. Localizadas na tubulação de injeção de ar secundário, logo acima do coletor de escape e do catalisador. Sua função é a de evitar 0 retorno dos gases de escape, no caso de defeito nas

válvulas de controle de ar ou de chaveamento.

•Funcionamento Em função das condições de funcionamento do motor, a unidade de comando controla as válvulas de forma a enviar 0 ar secundário para 0 coletor de escape, para 0 catalisador ou para a atmosfera. e Com motor frio, 0 ar c direcionado para 0 coletor de escape, provocando a combustão do HC residual e o aumento da temperatura dos gases; isto último possibilita o aquecimento rápido do catalisador.

•Com motora temperatura normal de funcionamento, 0 ar secundário é enviado para o catalisador (caso, este possua uma tomada especial) para auxiliar na oxidação do HC e CO.

•No caso de aumento rápido do vácuo no coletor (baixa pressão absoluta durante uma desaceleração) 0 ar é desviado para a atmosfera ou para o filtro de ar (dependendo da aplicação).

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193

Capítulo 29- OBD II - MONITOR ®

AIR/ VáLVULA TERMOSTáTICA/ PCV

Sistema AIR (GM)

Relé

O objetivo deste sistema é injetar ar no coletor de escape só, durante a fase de aquecimento. Desta forma, promovese o rápido aquecimento do catalisador, além da queima do HC residual, resultante da mistura rica utilizada nesta fase. Assim que a sonda entra em funcionamento, a bomba de ar é desligada.

A válvula combinada, acionada por vácuo controlado pela eletro-válvula, cumpre duas funções:

Sistema AIR - GM

Bomba de Injeção

fL-Filíro Eletroválvula Cy' wventilação Válvula de Retardo

Válvula

Combinada

0.

(corte/unidirec.)

Impedir o retomo dos gases de escape para o sistema de injeção de ar. Cortar o fluxo de ar quando a bomba é desligada. A válvula de retardo assegura a presença de vácuo com o objetivo de promover a abertura rápida da válvula combinada

I

fluxo do ar secundário

-

Sistema AIR PZEV (Ford) portas de injeção de ar

FTM sinal de vácuo

Válvula de Controle eAntiretomo

0

/

O

ffi y

Eletroválvula Rele



ék fluxo do ar

Bomba de Ar Secundário

I secundário

•Sistema de Oxidação PZEV É utilizado em veículos PZEV (Partia! Zero Emissions Vehicle; do inglês: veículo "zero emissões" parcial): injeta ar em cada saída individual do coletor de escape. A bomba é ativada, logo após a partida, e continua a injetar ar até que a sonda aquece e o sistema de combustível passa a funcionar em malha fechada. A bomba, geralmente, permanece ativada de 5 a 12 segundos.

Para atender ás necessidades de monitoramento, a bomba recebe "ar medido" pelo sensor MAF. Assim, quando a mesma está funcionando, o sensor MAF indica o correspondente aumento na massa de ar admitido. Comparando a variação do sinal do MAF com a variação calculada a partir de modelos matemáticos, o monitor consegue determinar se o fluxo adequado está sendo injetado no escape.

Monitor do Sistema de Ar 'Secundário

m

A norma OBDII especifica que, em todo veículo equipado com sistema AIR, seja realizado o monitoramento da presença de ar na corrente dos gases de escape assim como o correto funcionamento da bomba de injeção de ar e das válvulas solenoide que fazem parte do sistema. O fabricante pode decidir não realizar o monitoramento se cumpre com uma das seguintes condições: 1. Garante que o sistema não apresentará problemas de vazamentos durante a vida útil do veículo. 2. A falha completa do sistema de injeção de ar não provocará um aumento das emissões, além de 1,5 vezes o limite especificado no procedimento FTP.

Operação do Teste de Diagnóstico Quando o sistema de injeção de ar está funcionando existe excesso de 02 no escapamento. O sensor de oxigénio pré-catalisador indica tal situação através de um sinal de tensão baixa (menor que 300 mV). A UC monitora o sinal da sonda e o valor do parâmetro de ajuste de curto prazo da mistura (STFT ou Integrador), após a partida do motor e antes de passar ao modo de controle da mistura em malha fechada. Normalmente, a bomba de injeção de ar deverá estar funcionando nessa fase, o que provoca a diluição dos gases de escape pelo excesso de 02. Isto se manifesta na forma de tensão baixa no sinal da sonda, no momento em que esta começa a funcionar (ao atingir os 300 °C).

194

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Capítulo 29 - OBD II - MONITOR ®

AIR/ VáLVULA TERMOSTáTICA/ PCV

Teste Passivo

O teste de diagnóstico passivo indicará o funcionamento correto se delectar uma tensão baixa (mistura pobre) no sina! da sonda quando esta começa a funcionar e antes de passar para o modo de operação em circuito fechado. Também é verificado que o sinal da sonda comuta para tensão alta (mistura rica) no momento em que a bomba de injeção de ar é desligada. ®

Teste Intrusivo

Se este teste passivo não for conclusivo, ou há detecção de defeito, o monitor executa o teste de diagnóstico ativo ou intrusivo. Para realização deste, a bomba de injeção de ar é acionada quando o sistema funciona em malha fechada. A detecção da falha tem como base a análise de como se modificam os valores do sinal da sonda e do parâmetro de ajuste de curto prazo ( STFT ou Integrador), em resposta à ativação da bomba. Primeiramente, com o motor na marcha lenta, a mistura é comandada rica e a bomba de injeção de ar é ligada. A seguir, é monitorado o tempo para o sinal da sonda indicar mistura pobre. Se isto não acontece dentro de um periodo especificado, o DTC P0411 (fluxo incorreto) é gravado como "pendente". Como no teste passivo, uma tensão baixa (mistura pobre) ou um aumento no valor de ajuste de curto prazo, solicitando enriquecimento para compensar o excesso de 02, são indicativos de funcionamento correto. Todos os componentes e seus circuitos elétricos, são verificados pelo monitor abrangente de componentes quanto a curto, interrupção, sinal fora da faixa.

Códigos de Falha - DTC Como em todos os sistemas de controle de emissões, existe um número de DTCs "genéricos" padronizados complementados por outros "proprietários" que auxiliam no diagnóstico. A seguir, alguns dos códigos "genéricos".

> DTC P0410: Indica defeito no sistema de injeção de ar secundário ou mangueira de entrada desconectada. DTC PQ411:

Indica fluxo incorreto de injeção de ar secundário.

DTC P0412: Indica falha no circuito de acionamento do relé da bomba de injeção. DTC P0491 : Indica baixo ou nenhum fluxo de injeção de ar secundário.

Monitor da Válvula Termostática Este monitor verifica que a temperatura do motor atinja um mínimo de, por exemplo, 75°C ou 80°C, num determinado período de funcionamento. Na maior parte das aplicações, 0 limite minimo de temperatura a ser atingido é 10°C inferior à temperatura normal de operação do motor. Quando o motor é operado de modo a gerar suficiente calor, a temperatura do liquido arrefecedor deve aumentar de forma previsível. No monitor, um temporizador é incrementado toda vez que 0 veículo é submetido a uma carga moderada e a sua velocidade for superior a um valor mínimo de calibração. Quando 0 temporizador atinge um valor limite, a temperatura real do motor é comparada com aquela temperatura mínima mencionada acima. O temporizador é incrementado sob condições especificas de carga do motor e velocidade do veículo.

O valor limite do temporizador depende da temperatura ambiente no momento da partida. Geralmente, está entre 300 e 800 segundos. O monitor é executado uma vez a cada ciclo de condução e é necessário que o motor tenha permanecido sem funcionar, por um período de 2 horas. Desta forma, evita-se uma falsa confirmação de funcionamento correto quando a temperatura do líquido arrefecedor aumenta depois que 0 motor é desligado por um curto período.

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195

Capítulo 29- OBD II - MONITOR

AIR/ VáLVULA TERMOSTáTICA/ PCV

A figura [3] apresenta o gráfico de evolução da temperatura no tempo, da curva teórica (típica ou "esperada") e da real.

>

A curva típica representa a evolução prevista ("esperada") para o correto funcionamento.

A curva real representa a evolução da temperatura verificada naquele ciclo de funcionamento. No instante de verificação, no momento em que o temporizador atinge o valor limite para aquelas condições de funcionamento (próximo dos 800 segundos, no caso do exemplo), a UC compara o valor atingido [1] com o teórico ou esperado [2]. Se a diferença for superior a 10°C o DTC correspondente é gravado na memória. Lí. -hrar que o valor limite do temporizador depende da temperatura ambiente no momento da partida.

100

temporização verificação

curva típica

O'80

i

I

60

cúrva real| !

“ 40 i/ I i£

20

0L

KL:

200

600 800 1000 1200 1400 400 Tempo Contador [seg]

[3]

Códigos de Falha Quando o temporizador supera o valor de calibração e o motor não atingiu a temperatura limite, um código DTC é gravado como pendente", se for o primeiro ciclo de condução em que a falha foi detectada ou como DTC "confirmado", se for o segundo ciclo consecutivo. Os DTCs que podem ser gravados são: P0125: Temperatura do motor insuficiente para funcionar em malha fechada. P0128: Temperatura do líquido arrefecedor inferior à temperatura de regulagem da válvula termostática.

Monitor dg Sistema de Ventilação Positiva do Cárter - PCV ,

Para evitar despejar na atmosfera os vapores acumulados no cárter, vapores deverão ser retirados com o objetivo de evitar a sobre-pressão no sistema. O sistema de ventilação positiva do cárter (PCV) serve a este fim, reaproveitando os mesmos, integrando-os à mistura admitida.

este é selado. Portanto, tais

O ar fresco entra no cárter arrastando os vapores através da tubulação de comunicação com o coletor de admissão. A válvula PCV ou ”blowby" controla o fluxo. A quantidade de vapores ventilados depende da abertura da válvula que, por sua vez, depende do vácuo do coletor, o qual é função da carga e rotação do motor. De uma outra forma, o sistema PCV pode ser visto como um "vazamento de vácuo controlado" corpo da borboleta

MAF

A

coletor. válvula PCV

_____ ar limpo vapores do carter

[4b]

196

Ventilação Positiva

do Cárter •PCV

m MAF

coletor

EE9

válvula PCV

_

I

ar limpo vapores do carter

[4a] O sistema é projetado para permitir um fluxo de ventilação de 10% a 20% do ar total admitido, para as diversas condições de rotação e carga. Estes valores são aproximados.

A figura [4a] mostra uma das configurações de sistema PCV, atualmente utilizadas. Nesta, o ar de ventilação é retirado do duto de admissão, antes do sensor MAF. Já, a figura [4b] mostra uma outra configuração, onde o ar de ventilação é retirado do duto de admissão depois do sensor MAF. Como visto no Capítulo 18, a retirada antes ou depois do sensor MAF tem influência no diagnóstico de vazamentos.

Humberto José Manavella - HM Autotrônica

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Capítulo 29 - OBD II MONITOR

AIR/ VáLVULA TERMOSTáTICA/ PCV

Válvula PCV Como mostram as figuras, a válvula PCV, basicamente, consiste de uma bucha com orifício e urna mola, que, na ausência de vácuo, mantém a válvula fechada,

Válvula de Ventilação Positiva do Cárter - PCV coletor

1 do cárter

Lr [4c] alto vácuo

II

v

' m

í

T o

C;_

vapores 1 >00 cárter j

[4d] baixo vácuo

!

L L

,:=ca i

m

[4e] sem vácuo

Com alto vácuo ou carga baixa (fig,[4cj), a bucha encosta no orifício de saída o que permite um baixo fluxo de ventilação.

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Com o aumento de carga (fig.[4d]), o vácuo diminui e a bucha retrocede pela força da mola, permitindo o aumento de fluxo.

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Na ausência de vácuo (fig.[4e]), pela força da mola, a bucha fecha o orifício. Isto evita o despejo desnecessário de vapores para a atmosfera e como medida de segurança no caso de um eventual "retomo de chama ".

0 monitoramento deste sistema é feito de forma indireta já que não existe, nas aplicações atuais, um sensor específico para avaliar o fluxo de vapores. Assim, os defeitos que possam afetar o circuito de ventilação positiva se manifestarão através de outros sistemas ou componentes, na maior parte dos casos, no ajuste de combustível na forma de falha de mistura pobre ou falta de comutações no sinal da sonda Lambda. Os encaixes da tubulação e da válvula são feitos para assegurar a perfeita conexão dos mesmos. Nos sistemas OBDII atuais, o diâmetro do orifício de entrada no coletor, foi aumentado o suficiente como para que, no caso de uma desconexão inadvertida, provoque a parada imediata do motor ou impeça a sua partida. Caso não deixe de funcionar, a desconexão da linha de ventilação provocará um vazamento de vácuo suficiente para que o motor funcione com mistura pobre na marcha lenta. Depois de 2 ciclos de condução nestas condições, a UC gravará um DTC "genérico" do tipo P0171 ou P0174 (mistura pobre), além de outros códigos proprietários que indiquem falta de comutação no sensor de 02, por exemplo.

Autotrônica

Humberto José Manavella - HM Autotrônica

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